KR101748961B1 - 전기로의 용락시기 예측방법 - Google Patents

전기로의 용락시기 예측방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101748961B1
KR101748961B1 KR1020150164443A KR20150164443A KR101748961B1 KR 101748961 B1 KR101748961 B1 KR 101748961B1 KR 1020150164443 A KR1020150164443 A KR 1020150164443A KR 20150164443 A KR20150164443 A KR 20150164443A KR 101748961 B1 KR101748961 B1 KR 101748961B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
kwh
energy
mwh
power amount
electric furnace
Prior art date
Application number
KR1020150164443A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170060268A (ko
Inventor
신대훈
김종덕
위창현
이창오
조종오
Original Assignee
현대제철 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대제철 주식회사 filed Critical 현대제철 주식회사
Priority to KR1020150164443A priority Critical patent/KR101748961B1/ko
Publication of KR20170060268A publication Critical patent/KR20170060268A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101748961B1 publication Critical patent/KR101748961B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
    • F27B3/28—Arrangement of controlling, monitoring, alarm or the like devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/08—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces heated electrically, with or without any other source of heat

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)

Abstract

전기로의 용락시기 예측방법이 개시된다. 본 발명의 일 구체예에 의한 전기로의 용락시기 예측방법은 전기로 조업을 수행하고 상기 전기로 공정의 용해기와 정련기를 거치면서 소요되는 총 필요전력량(MWh)을 계산하고 상기 계산된 총 필요전력량(MWh)을 용해기 필요전력량(MWh)과 정련기 필요전력량(MWh)으로 배분하고 그리고 상기 용해기 필요전력량(MWh)을 형성하는 용해기 필요전력량 계산인자를 합산하여 용락시기를 예측하는 단계;를 포함한다.

Description

전기로의 용락시기 예측방법{METHOD FOR PREDICTING THE MELT-DOWN STAGE OF THE ELECTRIC FURNACE}
본 발명은 전기로의 용락시기 예측방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기로 공정 중 스크랩 배합비 및 용선비 등 주원료 변화에 따른 용락시기의 변화 예측을 구현한 전기로의 용락시기 예측방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기로는 전기를 이용하여 금속이나 합금을 가열, 용해하는 것으로 전기로 상부에 전극이 설치되어 있고 이에 고전압을 인가하면 고열의 아크열이 발생되어 전기로 내의 스크랩이 용해된다. 전기로 조업 공정은 스크랩의 용해 특성을 고려하여 용락시기를 기준으로 용해기와 정련기로 나눌 수 있다. 전기로 조업 공정의 전력 패턴도 용락시기를 기준으로 달라지고 용해기에는 고전압을, 정련기에는 저전압을 각각 사용한다. 전기로 조업 효율을 향상시키기 위한 정확한 용락시기 예측이 요구된다. 관련 선행기술로 대한민국 등록특허 제2005-0109764호(공개일: 2005.11.22, 스크랩 용락검출시스템이 구비된 교류전기로)가 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면 전기로 공정 중 스크랩 배합비 및 용선비 등 주원료 변화에 따른 용락시기의 변화 예측을 구현한, 전기로의 용락시기 예측방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면에 의하면 용락시기의 결정에 따라 적절한 공정설계 변화 및 전체 전력사용량 절감 효과를 구현한, 전기로의 용락시기 예측방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면 용해기와 정련기의 공정설계 변경시기의 정합성 확보를 통해 투입 에너지효율 상승 효과를 구현한, 전기로의 용락시기 예측방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 기타 해결하고자 하는 과제들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기로의 용락시기 예측방법은 전기로 조업을 수행하고, 상기 전기로 공정의 용해기와 정련기를 거치면서 소요되는 총 필요전력량(MWh)을 계산하고; 상기 계산된 총 필요전력량(MWh)을 용해기 필요전력량(MWh)과 정련기 필요전력량(MWh)으로 배분하고; 그리고 상기 용해기 필요전력량(MWh)을 형성하는 용해기 필요전력량 계산인자를 합산하여 용락시기를 예측하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체예에서, 상기 용해기 필요전력량(MWh)은, 하기 수식 1에 의한 용해기 필요전력량 계산인자를 합산한 것을 특징으로 한다 :
[수식 1]
용해기 필요전력량(MWh) = A + (0.7~0.9)*B + C + D + E
(상기 수식 1에서, A는 스크랩의 80% 용해 수준 전력량(MWh)이고, B는 총 Fe산화/환원에너지(kWh/kg)이고, C는 주원료내 정련대상 원소의 산화에너지(kWh/kg)이고, D는 조제조의 승온에너지(kWh/ton/℃)이고, E는 용해기내 연소가스 산화에너지(MW)임).
구체예에서, 상기 스크랩의 80% 용해 수준 전력량(MWh)은, 하기 수식 2에 의해 계산되는 전력량인 것을 특징으로 한다 :
[수식 2]
스크랩의 80% 용해 수준 전력량(MWh) = (270~290)*(KWh/ton)*(A1)(ton)*(1MWh/1000kWh)
(상기 수식 2에서, A1은 전기로 공정에 투입되는 각 종류별 스크랩(ton)임).
구체예에서, 상기 총 Fe 산화/환원에너지(kWh/kg)는, 하기 수식 3에 의해 계산되는 에너지값인 것을 특징으로 한다 :
[수식 3]
총 Fe산화/환원에너지(kWh/kg) = (6100~6110)(kWh/Nm3*kg)*exp[(0.00005~0.00015)*B1(Nm3)]
(상기 수식 3에서, B1은 총 투입산소량(Nm3)임).
구체예에서, 상기 주원료내 정련대상 원소의 산화에너지(kWh/kg)는, 하기 반응식 1에 의해 계산되는 에너지값이고, 상기 정련대상 원소는 C, Si 및 Mn인 것을 특징으로 한다 :
[반응식 1]
½ O2 + [C] → CO : (3.00~3.50)kWh/kg,
O2 + [Si] → SiO2 : (7.0~9.0)kWh/kg,
½ O2 + [Mn] → MnO : (1.0~2.5)kWh/kg
구체예에서, 상기 조제조의 승온에너지(kWh/ton/℃)는, 하기 반응식 2에 의해 계산되는 에너지값인 것을 특징으로 한다 :
[반응식 2]
C Powder → CaO + MgO + Ash : (0.65~0.75)kWh/ton/℃
본 발명에 의한 전기로의 용락시기 예측방법은 전기로 공정 중 스크랩 배합비 및 용선비 등 주원료 변화에 따른 용락시기의 변화 예측을 구현하고, 용락시기의 결정에 따라 적절한 공정설계 변화 및 전체 전력사용량 절감 효과를 구현하고, 용해기와 정련기의 공정설계 변경시기의 정합성 확보를 통해 투입 에너지효율 상승 효과를 구현하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 의한 전기로의 용락시기 예측방법을 개략적으로 나타낸 공정순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 의한 전기로의 용락시기 예측시 산소투입량 대비 산화철(FeO) 생성량을 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예 1에 의한 용락시기 예측방법에 의할 경우, 용해전력 사용량 감소 효과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 1에 의한 용락시기 예측방법에 의할 경우, 출강온도 상승 효과를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.단지 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 서술되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 방법 또는 제조방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
전기로의 용락시기 예측방법
본 발명의 하나의 관점은 전기로 조업을 수행하고, 상기 전기로 공정의 용해기와 정련기를 거치면서 소요되는 총 필요전력량(MWh)을 계산하고, 상기 계산된 총 필요전력량(MWh)을 용해기 필요전력량(MWh)과 정련기 필요전력량(MWh)으로 배분하고, 그리고 상기 용해기 필요전력량(MWh)을 형성하는 용해기 필요전력량 계산인자를 합산하여 용락시기를 예측하는 단계를 포함하는 전기로의 용락시기 예측방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 일 구체예에 의한 전기로의 용락시기 예측방법에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 의한 전기로의 용락시기 예측방법을 개략적으로 나타낸 공정순서도이다.
도 1을 참조하면, 상기 전기로의 용락시기 예측방법은 총 필요전력량 계산(S100); 용해기 및 정련기 배분(S200) 및 용락시기 예측(S300)단계를 포함한다.
총 필요전력량 계산
상기 총 필요전력량 계산단계(S100)는 전기로 조업을 수행하고, 상기 전기로 공정의 용해기와 정련기를 거치면서 소요되는 총 필요전력량(MWh)을 계산하는 단계로, 전기로 공정 전체에 소요되는 총 필요전력량을 미리 구함으로써 용해기와 정련기의 공정설계 변경시점의 정합성 확보를 구현하기 위한 목적에서 수행된다.
상기 총 필요전력량 계산단계(S100)에서, 상기 총 필요전력량은 전기로 공정 중 소요되는 전체 필요전력량의 총합으로, 이러한 필요전력량은 예를들어, 전기에너지와 화학에너지에 의한 용해에너지 및 승온전력에 의한 승온에너지 등이 있다.
상기 전기에너지와 화학에너지 및 승온에너지 등은 전기로 공정 중 용해기 혹은 정련기에 있어서, 단독적으로 각 구현되는 것이 아니라 때로는 중복적인 형태로도 구현될 수 있다. 즉, 본 발명은 전기로 공정에서의 이러한 필요전력량의 소요 형태를 감안하여 전기로 공정 중 소요되는 전체의 총 필요전력량을 우선 계산하여 이를 용해기와 분배기에 분배하여 정합성 확보를 통해 조율함으로써 보다 정확한 용락시기의 예측을 구현할 수 있다.
이때, 상기 전기에너지와 화학에너지 및 승온에너지 등은 각 에너지 요소를 구성하는 다양한 에너지원에 의해 합산될 수 있다. 예를들어, 화학에너지로는 주원료내 정련대상 원소의 산화에너지, 용강 가탄에 의한 탄소 산화에너지 및 연소가스 산화에너지 등이 있다. 본 발명에서는 이러한 총 필요전력량 계산에서의 다양한 각 에너지 요소 형태를 '계산인자'로 나타내었다.
이때, 상기 각 계산인자는 전체 총 필요전력량 계산에 있어서 수치값의 양적 상승을 나타내는 증가(+) 형태로 나타날 수도 있고, 혹은 수치값의 양적 감소를 나타내는 감소(-) 형태로 나타날 수도 있다. 본 발명에서는 이러한 총 필요전력량 계산에서의 수치값의 증가 혹은 감소 형태를 '증가(+)/감소(-)인자'로 나타내었다.
또한, 각 계산인자는 에너지 효율성 면에서 정량 투입 대비 그 효과가 100% 구현될 수 있지만, 경우에 따라, 그 효과가 100% 미만 혹은 초과의 형태로 구현될 수도 있다. 예를들어 70 내지 90%의 에너지 효율(미만)을 나타낼 수도 있고, 혹은 예를들어, 110 내지 130%의 에너지 효율(초과)을 나타낼 수도 있다. 본 발명에서는 이러한 총 필요전력량 계산에서의 에너지 효율성의 미만 혹은 초과 형태를 0.7 내지 0.9, 1 및, 1.1 내지 1.3의 각 범위값을 지닌 '효율성지수'로 나타내었다.
상기 총 필요전력량 계산단계(S100)에서 총 필요전력량의 계산은 전기에너지와 화학에너지에 의한 용해에너지 및, 승온전력에 의한 승온에너지의 계산인자들을 전술한 바와 같이, 수치값의 증가(+) 혹은 감소(-) 형태로 구분한 증감인자 및 에너지 효율성 정도에 따른 효율성지수를 모두 반영한 뒤, 사전에 측정된 '계산 파라미터'를 곱하여 산출하는 방식으로 수행될 수 있다.
용해기 및 정련기 배분
상기 용해기 및 정련기 배분단계(S200)는 상기 계산된 총 필요전력량(MWh)을 용해기 필요전력량(MWh)과 정련기 필요전력량(MWh)으로 배분하는 단계로, 이를 통해 용해기와 정련기의 공정설계 변경시점의 정합성 확보를 구현하기 위한 목적에서 수행된다.
상기 용해기 필요전력량은 상기 계산된 총 필요전력량에서 용해기에 소요되는 필요전력량을 합산한 것으로, 장입된 스크랩 등 고상 형태의 원료를 용융 방식으로 액상화시 소요되는 전기에너지 및 LNG 등 연소열을 합산할 수 있다. 이때, 용해기를 통해 탕면이 형성될 수 있고 이를 위해 고전압의 통전(Long Arc) 및 버너 패턴 설계가 수행될 수 있다.
상기 용해기 필요전력량 계산시 소요되는 계산인자로는, 예를들어, 스크랩의 80% 용해 수준 전력량(MWh), 총 Fe산화/환원에너지(kWh/kg)*(0.7~0.9), 주원료내 정련대상 원소의 산화에너지(kWh/kg), 조제조의 승온에너지(상온→1500)(kWh/ton/) 및 용해기내 연소가스 산화에너지(MW) 등이 있다.
상기 정련기 필요전력량은 상기 계산된 총 필요전력량에서 정련기에 소요되는 필요전력량을 합산한 것으로, 용해기를 거쳐 탕면이 형성됨에 따라 용융철내 정련 대상원소를 산소 인젝션 등을 통해 발열 산화시킬 때 나타나는 승온에너지 등을 합산할 수 있다. 이때, 정련기를 통해 성분 등이 제어될 수 있고 이를 위해 저전압의 통전(Shor Arc) 및 산소 랜스 패턴 설계가 수행될 수 있다.
상기 정련기 필요전력량 계산시 소요되는 계산인자로는, 예를들어, 스크랩의 80~100% 용해 수준 전력량(MWh), 총 Fe산화/환원에너지(kWh/kg)* (0.1~0.3), 용강 가탄에 의한 탄소 산화에너지(kWh/kg), 조제조의 승온에너지(1500→Aim.)(kWh/ton/), 정련시 생성 슬래그(1500Aim.℃), 전 Ht(Heat). 잔류 슬래그(1500Aim.℃), 용강 승온에너지(1500Aim.℃) 및 정련기내 연소가스 산화에너지(LNG) 등이 있다.
용락시기 예측
상기 용락시기 예측단계(S300)는 상기 용해기 필요전력량(MWh)을 형성하는 용해기 필요전력량 계산인자를 합산하여 용락시기를 예측하는 단계로, 정확한 용락시기 예측을 통해 투입 에너지의 효율향상 및 전체 전력사용량 절감을 구현하기 위한 목적에서 수행된다.
상기 용락시기의 예측단계(S300)는 전기로 조업 공정 중 스크랩의 아크 열전달 효율을 높여서 스크랩의 용해 시간을 단축하고, 정련기에서의 종점 성분 및 온도를 예측하는 등 현 노내 상황을 대표할 수 있는 기준점을 제공하는 동적제어 역할을 수행할 수 있다.
즉, 상기 용락시기는 정련기에 필요한 전력패턴 결정을 위한 기준점을 제공하는 것으로, 이러한 용락시기 예측이 부정확하게 되면 정련기에 필요한 전력패턴의 전환이 부정확해질 수 있다. 예를들어, 용락시기 예측이 너무 빠르면 노벽 스크랩의 용해시간이 늦어지고 노벽의 용해속도 저하로 탈탄 및 탈인율이 저하될 수 있다. 반면에, 용락시기 예측이 너무 늦으면 아크 편향으로부터 냉각 패널이 손상되고 아크열의 방사손실로 전력원 단위가 증가할 수 있다. 따라서, 전기로 조업 효율의 향상을 위해 정확한 용락시기 예측이 요구된다.
상기 용해기 필요전력량(MWh)은, 하기 수식 1에 의한 용해기 필요전력량 계산인자를 합산할 수 있다 :
[수식 1]
용해기 필요전력량(MWh) = A + (0.7~0.9)*B + C + D + E
(상기 수식 1에서, A는 스크랩의 80% 용해 수준 전력량(MWh)이고, B는 총 Fe산화/환원에너지(kWh/kg)이고, C는 주원료내 정련대상 원소의 산화에너지(kWh/kg)이고, D는 조제조의 승온에너지(kWh/ton/℃)이고, E는 용해기내 연소가스 산화에너지(MW)임).
상기 본 발명의 일 구체예에 의한, 전기로 공정 중 용락시기는 용해기 필요전력량을 총 합산한 전력량 값에 의해 예측 가능한 것으로, 이는 상기 용해기에 소요되는 필요전력량 계산인자들을 상기 수식 1에 의해 합산하여 수행될 수 있다. 이하에서, 각 계산인자에 대하여 상술한다.
상기 스크랩의 80% 용해 수준 전력량(MWh)은, 하기 수식 2에 의해 계산되는 전력량일 수 있다 :
[수식 2]
스크랩의 80% 용해 수준 전력량(MWh) = (270~290)*(KWh/ton)*(A1)(ton)*(1MWh/1000kWh)
(상기 수식 2에서, A1은 전기로 공정에 투입되는 각 종류별 스크랩(ton)임).
상기 스크랩의 80% 용해 수준 전력량(MWh)은 장입 스크랩의 액상화를 위한 전기에너지에 의한 용해에너지로, 본 발명에 의할 경우, 에너지 효율성지수가 1인 증가(+)인자이고, 하기 표 1과 같이, 전기로 공정에 투입되는 각 종류별 스크랩(A1) 성분에 계산 파라미터인 (270~290)(MWh)를 곱하여 계산할 수 있다.
　 C Si Mn P Cu FeO
HMS 0.15% 0.20% 0.30% 0.03% 0.25% 0.50%
PNS 0.03% 0.05% 0.30% 0.03% 0.05% 0.50%
J-HMS 0.02% 0.02% 0.30% 0.03% 0.45% 0.50%
BUSH 0.03% 0.05% 0.30% 0.03% 0.05% 0.50%
S/D 0.15% 0.20% 0.30% 0.03% 0.18% 0.50%
B/D 0.10% 0.20% 0.30% 0.03% 0.30% 0.50%
A1 0.04% 0.05% 0.30% 0.01% 0.07% 0.50%
A2 0.02% 0.05% 0.30% 0.04% 0.10% 0.50%
B1 0.28% 0.18% 0.30% 0.04% 0.33% 0.50%
B2 0.08% 0.08% 0.30% 0.03% 0.42% 0.50%
C 0.05% 0.05% 0.30% 0.01% 0.13% 0.50%
D 0.87% 0.30% 0.45% 0.02% 0.25% 5.00%
G 0.10% 0.05% 0.30% 0.06% 0.50% 0.50%
S 3.00% 0.90% 0.45% 0.05% 0.17% 1.00%
R/S 0.20% 0.18% 0.40% 0.06% 0.17% 2.00%
J선반설 0.87% 0.30% 0.45% 0.02% 0.25% 5.00%
SB 0.04% 0.05% 0.30% 0.01% 0.07% 0.50%
상기 총 Fe 산화/환원에너지(kWh/kg)는, 하기 수식 3에 의해 계산되는 에너지값일 수 있다 :
[수식 3]
총 Fe 산화/환원에너지(kWh/kg) = (6100~6110)(kWh/Nm3*kg)*exp[(0.00005~0.00015)*B1(Nm3)]
(상기 수식 3에서, B1은 총 투입산소량(Nm3)임).
상기 총 Fe산화/환원에너지(kWh/kg)는 장입 스크랩의 액상화를 위한 화학에너지에 의한 용해에너지로, 본 발명에 의할 경우, 에너지 효율성지수가 1이고 산화철 생성시에는 감소(-)인자, 산화철 환원시에는 증가(+)인자이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 의한 전기로의 용락시기 예측시 산소투입량 대비 산화철(FeO) 생성량을 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면, 산소투입량에 대하여 산화철(FeO)이 생성됨을 알 수 있는 바, 상기 생성되는 산화철량(kg)은 상기 수식 3에 의하여 계산될 수 있다. 이때, 상기 총 투입산소량(B1)은 하기 수식 3-1과 같이, 산화정련 대상원소의 유입량에 하기 표 2의 각 반응별 산소량 환산값을 곱하는 방식으로 계산할 수 있다 :
[수식 3-1]
총 투입산소량(B1) = 산화정련 대상원소 유입량 X 반응별 산소량 환산값
(상기 수식 3-1에서, 산화정련 대상원소의 유입량은 상기 표 1의 각 스크랩 성분별 원료의 투입량을 합산한 값임).
반응 산소량 환산(Nm3/kg)
C+1/2O2=CO 0.93 Nm3/kgC
Si+O2=SiO2 0.8 Nm3/kgSi
P2+5/2O2=P2O5 0.9 Nm3/kgP
Mn+1/2O2=MnO 0.2 Nm3/kgMn
O2 1.43 O2kg/Nm3
Fe+1/2O=FeO 0.2 Nm3/kgFe
O2 0.7 Nm3/O2kg
상기 주원료내 정련대상 원소의 산화에너지(kWh/kg)는, 하기 반응식 1에 의해 계산되는 에너지값이고, 상기 정련대상 원소는 C, Si 및 Mn일 수 있다 :
[반응식 1]
½ O2 + [C] → CO : (3.00~3.50)kWh/kg,
O2 + [Si] → SiO2 : (7.0~9.0)kWh/kg,
½ O2 + [Mn] → MnO : (1.0~2.5)kWh/kg
상기 주원료내 정련대상 원소의 산화에너지(kWh/kg)는 장입 스크랩의 액상화를 위한 화학에너지에 의한 용해에너지로, 본 발명에 의할 경우, 에너지 효율성지수가 1인 감소(-)인자로 전력량 계산시 C, Si, Mn 유입량 고려가 필요하다.
상기 조제조의 승온에너지(kWh/ton/℃)는, 하기 반응식 2에 의해 계산되는 에너지값일 수 있다 :
[반응식 2]
C Powder → CaO + MgO + Ash : (0.65~0.75)kWh/ton/℃
상기 조제조의 승온에너지(kWh/ton/℃)는 상온에서 1500℃로 상승시 구현되는 승온전력에 의한 승온에너지로, 본 발명에 의할 경우, 에너지 효율성지수가 1.1 내지 1.3인 증가(+)인자로 전력량 계산시 계산 파라미터인 (0.65~0.75)kWh/ton/를 곱하여 계산할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 일 구체예에 의한 전기로 조업을 수행하고, 상기 전기로 공정의 용해기와 정련기를 거치면서 소요되는 총 필요전력량을 하기 표 3과 같이 계산한 뒤, 용해기/정련기의 분배를 통해 용해기 소요 전력필요량을 구하고, 이로부터 보다 정확한 용락시기의 예측을 구현할 수 있다.
[표 3]
Figure 112015114404486-pat00001
이상 살펴본 바와 같이, 상기 본 발명의 일 구체예에 의한 전기로의 용락시기 예측방법은 전기로 공정 중 스크랩 배합비 및 용선비 등 주원료 변화에 따른 용락시기의 변화 예측을 구현하고, 용락시기의 결정에 따라 적절한 공정설계 변화 및 전체 전력사용량 절감 효과를 구현하고, 용해기와 정련기의 공정설계 변경시기의 정합성 확보를 통해 투입 에너지효율 상승 효과를 구현하는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예
실시예 1
전기로 공정 중 용락시기 예측을 위하여, 전기로 조업을 수행하고 상기 전기로 공정의 용해기와 정련기를 거치면서 소요되는 총 필요전력량(MWh)을 계산하고, 상기 계산된 총 필요전력량(MWh)을 용해기 필요전력량(MWh)과 정련기 필요전력량(MWh)으로 배분하고, 그리고 상기 용해기 필요전력량(MWh)을 형성하는 용해기 필요전력량 계산인자를 합산하여 용락시기를 예측하였다. 이를 하기 표 4에 나타내었다. 또한, 용락시기 예측정확성, 공정설계 변경 타당성, 전체 전력사용량 감소 및 투입에너지 효율 상승도 등 항목에 대하여 평가를 수행하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
비교예 1
전기로 공정 중 용락시기 예측을 위하여, 노상 관찰에 의한 시각 판정법을 사용하였다. 이를 하기 표 4에 나타내었다. 또한, 용락시기 예측정확성, 공정설계 변경 타당성, 전체 전력사용량 감소 및 투입에너지 효율 상승도 등 항목에 대하여 평가를 수행하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
비교예 2
전기로 공정 중 용락시기 예측을 위하여, 아크 소음도를 이용한 청각판정 방법을 사용하였다. 이를 하기 표 4에 나타내었다. 또한, 용락시기 예측정확성, 공정설계 변경 타당성, 전체 전력사용량 감소 및 투입에너지 효율 상승도 등 항목에 대하여 평가를 수행하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
비교예 3
전기로 공정 중 용락시기 예측을 위하여, 냉각수 온도 변동를 이용한 방법을 사용하였다. 이를 하기 표 4에 나타내었다. 또한, 용락시기 예측정확성, 공정설계 변경 타당성, 전체 전력사용량 감소 및 투입에너지 효율 상승도 등 항목에 대하여 평가를 수행하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
비교예 4
전기로 공정 중 용락시기 예측을 위하여, 전극봉 높이 변동폭을 이용한 방법을 사용하였다. 이를 하기 표 4에 나타내었다. 또한, 용락시기 예측정확성, 공정설계 변경 타당성, 전체 전력사용량 감소 및 투입에너지 효율 상승도 등 항목에 대하여 평가를 수행하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
실시예1 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
필요전력량 계산/
계산인자 합산방법		 ○ - - - -
노상 관찰
시각방법		 - ○ - - -
아크 소음도
청각방법		 - - ○ - -
냉각수 온도변경
관측방법		 - - - ○ -
전극봉 높이
변동폭 관측방법		 - - - - ○
　 용락시기 예측
정확성 평가		 공정설계 변경
타당성 평가		 전체 전력사용량
감소효과 평가		 투입에너지 효율
상승도 평가
실시예 1 ◎ ◎ ◎ ◎
비교예 1 △ △ X X
비교예 2 X X X X
비교예 3 △ X △ △
비교예 4 X △ X X
(◎ : 매우 우수, ○ : 우수, △ : 보통, X : 미달)
측정결과
본 발명의 일 구체예에 의한 실시예 및 비교예에 의한 전기로 공정 중 용락시기 예측방법을 수행하였고 그 결과를 평가하여 상기 표 5의 측정결과를 수득하였다. 이하에서 상술한다.
비교예 1 내지 2와 같이, 전기로 공정 조업 중 용락시기 예측에 있어서, 노상 관찰에 의한 시각판정법에 의하거나(비교예 1) 아크 소음도를 이용한 청각 판정방법에 의할 경우(비교예 2), 조업자의 다년간 숙련도를 요구하고 로내 장입된 스크랩의 물리적 특성치를 알 수 없어 많은 편차가 발생되는 문제가 있다. 특히, 상기 표 5에 나타난 바와 같이, 용락시기 예측정확성이 떨어져 공정설계 변경타당성이 부족하고 이로 인해 전체 전력사용량의 증가 및 투입에너지 효율의 저감 등 단점이 있다.
또한, 비교예 3 내지 4와 같이, 전기로 공정 조업 중 용락시기 예측에 있어서, 냉각수 온도변경 관측방법에 의하거나(비교예 1) 전극봉 높이 변동폭 관측방법에 의할 경우(비교예 2), 스크랩이 전기로에 용해시 냉각수 온도의 고온부 변동폭이 잘 나타나지 않는 문제가 있고, 또한, 전극봉 높이는 스크랩의 장입시마다 변화되는 용강의 높이를 모두 반영하기 어려운 문제가 있다. 마찬가지로, 상기 표 5에 나타난 바와 같이, 용락시기 예측정확성이 떨어져 공정설계 변경타당성이 부족하고 이로 인해 전체 전력사용량의 증가 및 투입에너지 효율의 저감 등 문제가 발생할 수 있다.
반면에, 도 3은 실시예 1에 의한 용락시기 예측방법에 의할 경우 용해전력 사용량 감소 효과를 나타낸 그래프이고, 도 4는 실시예 1에 의한 용락시기 예측방법에 의할 경우 출강온도 상승 효과를 나타낸 그래프이다.
도 3 내지 4를 참조하면, 본 발명의 일 구체예에 의한 실시예 1과 같이, 전기로 조업을 수행하고, 상기 전기로 공정의 용해기와 정련기를 거치면서 소요되는 총 필요전력량을 계산하고 이를 용해기 필요전력량과 정련기 필요전력량으로 배분하고 상기 용해기 필요전력량을 형성하는 용해기 필요전력량 계산인자를 합산하여 용락시기를 예측하는 방법에 의할 경우, 용해전력량이 감소(△8kWh/ton)하고 출강온도가 상승(△7℃)하는 등 우수한 에너지효율 상승 효과가 구현됨을 알 수 있다.
또한, 상기 표 5와 같이, 본 발명의 일 구체예에 의한 용락시기 예측방법에 의할 경우, 용락시기 예측정확성이 우수하고 공정설계 변경타당성이 적절하여 전체 전력사용량의 감소 및 투입에너지 효율의 상승 효과를 구현하는 등 우수한 장점이 나타남을 확인할 수 있다.
상기 결과를 통해, 본 발명의 일 구체예에 따른 전기로의 용락시기 예측방법은 전기로 공정 중 스크랩 배합비 및 용선비 등 주원료 변화에 따른 용락시기의 변화 예측을 구현하고, 용락시기의 결정에 따라 적절한 공정설계 변화 및 전체 전력사용량 절감 효과를 구현하고, 용해기와 정련기의 공정설계 변경시기의 정합성 확보를 통해 투입 에너지효율 상승 효과를 구현하는 장점이 있음을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (6)

  1. 전기로 조업을 수행하고, 상기 전기로 공정의 용해기와 정련기를 거치면서 소요되는 총 필요전력량을 계산하고;
    상기 계산된 총 필요전력량(MWh)을 용해기 필요전력량(MWh)과 정련기 필요전력량(MWh)으로 배분하고; 그리고,
    상기 용해기 필요전력량(MWh)을 형성하는 용해기 필요전력량 계산인자를 합산하여 용락시기를 예측하는 단계;를 포함하며,
    상기 용해기 필요전력량(MWh)은, 하기 수식 1에 의한 용해기 필요전력량 계산인자를 합산한 것을 특징으로 하는, 전기로의 용락시기 예측방법 :
    [수식 1]
    용해기 필요전력량(MWh) = A + (0.7~0.9)*B + C + D + E
    (상기 수식 1에서, A는 스크랩의 80% 용해 수준 전력량(MWh)이고, B는 총 Fe산화/환원에너지(kWh/kg)이고, C는 주원료내 정련대상 원소의 산화에너지(kWh/kg)이고, D는 조제조의 승온에너지(kWh/ton/℃)이고, E는 용해기내 연소가스 산화에너지(MW)임).
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스크랩의 80% 용해 수준 전력량(MWh)은, 하기 수식 2에 의해 계산되는 전력량인 것을 특징으로 하는, 전기로의 용락시기 예측방법 :
    [수식 2]
    스크랩의 80% 용해 수준 전력량(MWh) = (270~290)*(KWh/ton)*(A1)(ton)*(1MWh/1000kWh)
    (상기 수식 2에서, A1은 전기로 공정에 투입되는 각 종류별 스크랩(ton)임).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 총 Fe 산화/환원에너지(kWh/kg)는, 하기 수식 3에 의해 계산되는 에너지값인 것을 특징으로 하는, 전기로의 용락시기 예측방법 :
    [수식 3]
    총 Fe 산화/환원에너지(kWh/kg) = (6100~6110)(kWh/Nm3*kg)*exp[(0.00005~0.00015)*B1(Nm3)]
    (상기 수식 3에서, B1은 총 투입산소량(Nm3)임).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 주원료내 정련대상 원소의 산화에너지(kWh/kg)는, 하기 반응식 1에 의해 계산되는 에너지값이고, 상기 정련대상 원소는 C, Si 및 Mn인 것을 특징으로 하는, 전기로의 용락시기 예측방법 :
    [반응식 1]
    ½ O2 + [C] → CO : (3.00~3.50)kWh/kg,
    O2 + [Si] → SiO2 : (7.0~9.0)kWh/kg,
    ½ O2 + [Mn] → MnO : (1.0~2.5)kWh/kg
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조제조의 승온에너지(kWh/ton/℃)는, 하기 반응식 2에 의해 계산되는 에너지값인 것을 특징으로 하는, 전기로의 용락시기 예측방법 :
    [반응식 2]
    C Powder → CaO + MgO + Ash : (0.65~0.75)kWh/ton/℃
KR1020150164443A 2015-11-24 2015-11-24 전기로의 용락시기 예측방법 KR101748961B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150164443A KR101748961B1 (ko) 2015-11-24 2015-11-24 전기로의 용락시기 예측방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150164443A KR101748961B1 (ko) 2015-11-24 2015-11-24 전기로의 용락시기 예측방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170060268A KR20170060268A (ko) 2017-06-01
KR101748961B1 true KR101748961B1 (ko) 2017-06-19

Family

ID=59221977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150164443A KR101748961B1 (ko) 2015-11-24 2015-11-24 전기로의 용락시기 예측방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101748961B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190055978A (ko) 2017-11-16 2019-05-24 동국제강주식회사 전기로의 스크랩 용해 상태를 판단하는 방법, 이를 이용한 제강 조업 방법 및 전기로
KR20200055286A (ko) 2018-11-13 2020-05-21 동국제강주식회사 전기로의 부원료 투입 판단 장치, 전기로의 부원료 투입 시점을 판단하는 방법, 이를 이용한 제강 조업 방법
EP3858108B1 (de) 2018-09-27 2022-04-27 SMS Group GmbH Verfahren zum betreiben eines elektrolichtbogenofens

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200110496A (ko) 2019-03-13 2020-09-24 재단법인 포항산업과학연구원 Dc 전기로의 멜트 다운 판단 장치 및 방법
KR102310160B1 (ko) * 2020-05-28 2021-10-08 현대제철 주식회사 전기 아크 용해로의 조업 조건 제어 방법
KR102660392B1 (ko) * 2022-07-29 2024-04-25 현대제철 주식회사 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3645306B2 (ja) * 1995-03-31 2005-05-11 日新製鋼株式会社 電気炉設備
JP2011256407A (ja) 2010-06-04 2011-12-22 Nippon Steel Engineering Co Ltd 製鋼用アーク炉の電力投入制御方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3645306B2 (ja) * 1995-03-31 2005-05-11 日新製鋼株式会社 電気炉設備
JP2011256407A (ja) 2010-06-04 2011-12-22 Nippon Steel Engineering Co Ltd 製鋼用アーク炉の電力投入制御方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190055978A (ko) 2017-11-16 2019-05-24 동국제강주식회사 전기로의 스크랩 용해 상태를 판단하는 방법, 이를 이용한 제강 조업 방법 및 전기로
EP3858108B1 (de) 2018-09-27 2022-04-27 SMS Group GmbH Verfahren zum betreiben eines elektrolichtbogenofens
KR20200055286A (ko) 2018-11-13 2020-05-21 동국제강주식회사 전기로의 부원료 투입 판단 장치, 전기로의 부원료 투입 시점을 판단하는 방법, 이를 이용한 제강 조업 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170060268A (ko) 2017-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101748961B1 (ko) 전기로의 용락시기 예측방법
Logar et al. Modeling and validation of an electric arc furnace: Part 2, thermo-chemistry
US20180340734A1 (en) Electric arc furnace and method of operating same
Fathi et al. Comprehensive Electric Arc Furnace Model for Simulation Purposes and Model‐Based Control
CN101619377B (zh) 一种电炉排渣脱磷的方法
JP2011153359A (ja) 鋳鉄溶湯中の不純物除去方法および鋳鉄原料
CN104178596B (zh) 电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢的工艺
Lee et al. Effect of hot metal utilization on the steelmaking process parameters in the electric arc furnace
JP2013001938A (ja) 電気炉の操業方法
CN105734198B (zh) 一种电转炉冶炼含磷耐候钢的制备方法
WO2021045174A1 (ja) 低炭素フェロクロムの製造方法
CN104073589A (zh) 一种半钢炼钢复吹转炉的炉底维护的方法
JP5324142B2 (ja) 電気炉を用いた精錬方法
Toulouevski et al. Modern steelmaking in electric arc furnaces: history and development
Orlov et al. Production of Aluminum–Chromium–Silicon Alloy from Unconditioned Materials
CN105803339A (zh) 一种耐热耐磨合金钢及其制备方法
CN105087866B (zh) 一种中频感应炉熔炼钢水的脱磷方法
KR20120057313A (ko) 저질소 용강의 제조방법
Degel et al. Design of modern large capacity FeNismelting plants
JP2009161854A (ja) 鋼材
KR101159969B1 (ko) 전기로의 랜스 장치
KR20160048409A (ko) 전기로의 산소 및 가탄재 공급방법
Dutta et al. Electric Furnace Processes
Degel et al. Furnace integrity of ferro-alloy furnaces–synbiosis of process, cooling, refractory lining and furnace design
CN116373408B (zh) 一种新型埋弧焊堆焊耐磨板及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant