KR101938085B1 - 배합탄 유동도 예측 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 배합탄 유동도 예측 방법은 3 종 이상의 탄종들을 배합한 제 1 배합탄에서, 각각의 탄종에 대하여 개별 고유 유동도와 상기 제 1 배합탄에서의 각각의 배합비를 곱한 값들의 합인 제 1 배합탄의 가중평균 유동도(α)를 산출하는 단계; 상기 3 종 이상의 탄종들 중에서 어느 하나의 탄종을 기준 탄종으로 선정하는 단계; 상기 3 종 이상의 탄종들 중에서 상기 기준 탄종을 제외한 나머지 탄종들 각각에 대하여 개별적으로 상기 기준 탄종과의 반응성을 고려한 상기 제 1 배합탄의 배합성(β)을 산출하는 단계; 및 상기 제 1 배합탄의 가중평균 유동도(α)에 상기 제 1 배합탄의 배합성(β)을 곱한 값을 산출하는 단계; 를 포함한다.
Description
본 발명은 배합탄 유동도 예측 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3 종 이상의 탄종들을 배합한 배합탄의 유동도 예측 방법에 관한 것이다.
고로 등에 의한 제철 프로세스에 있어서, 환원재나 열원으로서 사용되는 코크스는, 복수의 종류의 원료탄을 분쇄하여 소정의 비율로 배합하고, 얻어진 그 배합탄을 코크스로에 장입하여, 건류시킴으로써 제조되고 있다. 그런데, 고로는, 노 내의 통기성을 양호한 상태로 유지함으로써 안정 조업을 실현할 수 있는데, 그러기 위해서는, 노 내에서는 잘 분화되지 않는 고강도의 야금용 코크스의 사용이 유효하다. 고강도의 야금용 코크스를 제조하기 위한 지표로서 배합탄의 유동도는 중요한 의미를 가진다.
관련 선행기술로는 한국공개특허 제2016-0145699호(공개일: 2016.12.20, 발명의 명칭: 코크스의 제조 방법 및 코크스와 배합탄의 균질성 평가방법)가 있다.
본 발명의 목적은 배합탄의 유동도를 보다 정확하게 예측할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배합탄 유동도 예측 방법은 3 종 이상의 탄종들을 배합한 제 1 배합탄에서, 각각의 탄종에 대하여 개별 고유 유동도와 상기 제 1 배합탄에서의 각각의 배합비를 곱한 값들의 합인 제 1 배합탄의 가중평균 유동도(α)를 산출하는 단계; 상기 3 종 이상의 탄종들 중에서 어느 하나의 탄종을 기준 탄종으로 선정하는 단계; 상기 3 종 이상의 탄종들 중에서 상기 기준 탄종을 제외한 나머지 탄종들 각각에 대하여 개별적으로 상기 기준 탄종과의 반응성을 고려한 상기 제 1 배합탄의 배합성(β)을 산출하는 단계; 및 상기 제 1 배합탄의 가중평균 유동도(α)에 상기 제 1 배합탄의 배합성(β)을 곱한 값을 산출하는 단계; 를 포함한다.
상기 배합탄 유동도 예측 방법에서, 상기 제 1 배합탄의 배합성(β)은 탄종별 배합성(γ)을 포함하는 하기 수학식 1에 의하여 산출되되, 상기 탄종별 배합성(γ)은, 상기 기준 탄종과 상기 3 종 이상의 탄종들 중에서 상기 기준 탄종을 제외한 나머지 탄종들 중의 어느 하나의 탄종으로만 이루어진 제 2 배합탄에서, 상기 제 2 배합탄의 실제 측정된 유동도(δ1)를 상기 제 2 배합탄을 구성하는 각각의 탄종에 대하여 개별 고유 유동도와 상기 제 2 배합탄에서의 각각의 배합비를 곱한 값들의 합인 제 2 배합탄의 가중평균 유동도(ε)로 나눈 값인 것을 특징으로 할 수 있다.
수학식 1 : 제 1 배합탄의 배합성(β) = (∑탄종별 배합성(γ)-1)-1
상기 배합탄 유동도 예측 방법에서, 상기 제 1 배합탄의 배합성(β)은 탄종별 배합성(γ)을 포함하는 하기 수학식 1에 의하여 산출되되, 상기 탄종별 배합성(γ)은, 상기 기준 탄종과 상기 3 종 이상의 탄종들 중에서 상기 기준 탄종을 제외한 나머지 탄종들 중의 어느 하나의 탄종으로 이루어진 제 2 배합탄에서, 상기 제 2 배합탄의 실제 측정된 유동도의 데이터 베이스에 따른 추세식으로 도출된 유동도(δ2)를 상기 제 2 배합탄을 구성하는 각각의 탄종에 대하여 개별 고유 유동도와 상기 제 2 배합탄에서의 배합비를 곱한 값들의 합인 제 2 배합탄의 가중평균 유동도(ε)로 나눈 값인 것을 특징으로 할 수 있다.
수학식 1 : 제 1 배합탄의 배합성(β) = (∑탄종별 배합성(γ)-1)-1
상기 배합탄 유동도 예측 방법에서, 상기 기준 탄종으로 선정하는 단계는, 상기 3 종 이상의 탄종들 중에서 개별 고유 유동도가 가장 높은 탄종을 기준 탄종으로 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 배합탄 유동도 예측 방법에서, 상기 기준 탄종으로 선정하는 단계는, 상기 3 종 이상의 탄종들 중에서 상기 배합탄의 유동도에 가장 큰 영향을 미치는 탄종을 기준 탄종으로 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 배합탄의 유동도를 보다 정확하게 예측할 수 있는 방법을 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배합탄 유동도 예측 방법을 도해하는 순서도이다.
도 2는 배합탄을 구성하는 각각의 탄종에 대하여 개별 고유 유동도를 나타낸 그래프이다.
도 3 및 도 4는 배합탄의 실측 유동도와 가중평균 계산된 유동도를 비교한 그래프들이다.
도 5 및 도 6은 배합탄의 배합성을 산출하기 위한 조합의 경우들을 도해한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 배합탄 유동도 예측값과 실측값의 상관성을 도해하는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 배합탄 유동도와 열간강도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 2는 배합탄을 구성하는 각각의 탄종에 대하여 개별 고유 유동도를 나타낸 그래프이다.
도 3 및 도 4는 배합탄의 실측 유동도와 가중평균 계산된 유동도를 비교한 그래프들이다.
도 5 및 도 6은 배합탄의 배합성을 산출하기 위한 조합의 경우들을 도해한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 배합탄 유동도 예측값과 실측값의 상관성을 도해하는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 배합탄 유동도와 열간강도의 관계를 나타낸 그래프이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 배합탄 유동도 예측 방법을 상세하게 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 적절하게 선택된 용어들로서, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
석탄의 유동도는 코크스 제조시 품질을 결정하는 중요 지표로서 널리 이용되고 있다. 현재 배합탄 유동도 지수는 코크스 품질 예측식 적용시 단미탄 유동도의 가중평균으로 계산되고 있는 실정이다. 그러나 배합탄의 실제 유동도는 탄의 종류와 배합비에 따른 배합성에 의해 결정되므로 단순히 배합비에 따른 단미탄의 가중평균값으로 설명될 수 없는 부분이 있다. 현재 코크스 제조 원가 절감을 위해 저가의 미점탄의 사용을 늘리는 상황에서 실제 유동도의 적정 관리 기준 및 예측 방법을 마련하지 않는다면 코크스 품질 예측 적중률을 지속적으로 낮추는 결과는 초래하므로 결과적으로 코크스 제조원가 증대의 원인이 된다. 또한 코크스 품질 하락시 배합기준을 맞추기 위해 보강배합을 실시함에도 코크스 품질은 개선되지 않는 경우 코크스 품질 하락의 실질적인 원인에 대한 대응을 제때 하지 못하는 데서 초래되는 추가적인 기회비용이 발생하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배합탄 유동도 예측 방법을 도해하는 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배합탄 유동도 예측 방법은 3 종 이상의 탄종들을 배합한 제 1 배합탄에서, (a) 각각의 탄종에 대하여 개별 고유 유동도와 상기 제 1 배합탄에서의 각각의 배합비를 곱한 값들의 합인 제 1 배합탄의 가중평균 유동도(α)를 산출하는 단계(S100); (b) 상기 3 종 이상의 탄종들 중에서 어느 하나의 탄종을 기준 탄종으로 선정하는 단계(S200); (c) 상기 3 종 이상의 탄종들 중에서 상기 기준 탄종을 제외한 나머지 탄종들 각각에 대하여 개별적으로 상기 기준 탄종과의 반응성을 고려한 상기 제 1 배합탄의 배합성(β)을 산출하는 단계(S300); 및 (d) 상기 제 1 배합탄의 가중평균 유동도(α)에 상기 제 1 배합탄의 배합성(β)을 곱한 값을 산출하는 단계(S400); 를 포함한다.
즉, 3 종 이상의 탄종들을 배합한 제 1 배합탄의 최종적인 유동도는 (a) 단계를 수행하여 구현한 제 1 배합탄의 가중평균 유동도(α)와 (b) 및 (c) 단계를 수행하여 구현한 제 1 배합탄의 배합성(β)의 곱으로 산출할 수 있다. 물론, 경우에 따라서는, 제 1 배합탄의 최종적인 유동도는 제 1 배합탄의 가중평균 유동도(α)와 제 1 배합탄의 배합성(β)의 곱에 임의의 상수를 곱하여 산출할 수도 있다.
상기 배합탄 유동도 예측 방법에서, 상기 제 1 배합탄의 배합성(β)은 탄종별 배합성(γ)을 포함하는 하기 수학식 1에 의하여 산출되되, 상기 탄종별 배합성(γ)은, 상기 기준 탄종과 상기 3 종 이상의 탄종들 중에서 상기 기준 탄종을 제외한 나머지 탄종들 중의 어느 하나의 탄종으로만 이루어진 제 2 배합탄에서, 상기 제 2 배합탄의 실제 측정된 유동도(δ1)를 상기 제 2 배합탄을 구성하는 각각의 탄종에 대하여 개별 고유 유동도와 상기 제 2 배합탄에서의 각각의 배합비를 곱한 값들의 합인 제 2 배합탄의 가중평균 유동도(ε)로 나눈 값인 것을 특징으로 할 수 있다.
수학식 1 : 제 1 배합탄의 배합성(β) = (∑탄종별 배합성(γ)-1)-1
상기 배합탄 유동도 예측 방법에서, 상기 제 1 배합탄의 배합성(β)은 탄종별 배합성(γ)을 포함하는 하기 수학식 1에 의하여 산출되되, 상기 탄종별 배합성(γ)은, 상기 기준 탄종과 상기 3 종 이상의 탄종들 중에서 상기 기준 탄종을 제외한 나머지 탄종들 중의 어느 하나의 탄종으로 이루어진 제 2 배합탄에서, 상기 제 2 배합탄의 실제 측정된 유동도의 데이터 베이스에 따른 추세식으로 도출된 유동도(δ2)를 상기 제 2 배합탄을 구성하는 각각의 탄종에 대하여 개별 고유 유동도와 상기 제 2 배합탄에서의 배합비를 곱한 값들의 합인 제 2 배합탄의 가중평균 유동도(ε)로 나눈 값인 것을 특징으로 할 수 있다.
수학식 1 : 제 1 배합탄의 배합성(β) = (∑탄종별 배합성(γ)-1)-1
상기 배합탄 유동도 예측 방법에서, 상기 기준 탄종으로 선정하는 단계는, 상기 3 종 이상의 탄종들 중에서 개별 고유 유동도가 가장 높은 탄종을 기준 탄종으로 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 배합탄 유동도 예측 방법에서, 상기 기준 탄종으로 선정하는 단계는, 상기 3 종 이상의 탄종들 중에서 상기 배합탄의 유동도에 가장 큰 영향을 미치는 탄종을 기준 탄종으로 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
이하에서는, 상술한 배합탄 유동도 예측 방법을, 구체적인 예와 함께 상세하게 설명한다.
도 2는 배합탄을 구성하는 각각의 탄종에 대하여 개별 고유 유동도를 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면, 배합탄을 구성하는 각각의 탄종의 개별 고유 유동도는 서로 상이한 값을 가짐을 확인할 수 있다. 하나의 탄종의 개별 고유 유동도는 다른 탄종의 개별 고유 유동도에 영향을 받지 않는 독립적인 유동도를 가진다. 예를 들어, 탄종 A, 탄종 B, 탄종 C, 탄종 D, 탄종 E로 구성된 배합탄에서 탄종 A의 고유 유동도는 탄종 D의 고유 유동도에 영향을 받지 않는 독립적인 값을 가진다.
도 3 및 도 4는 배합탄의 실측 유동도와 가중평균 계산된 유동도를 비교한 그래프들이다. 즉, 우선적으로 두 탄종 간의 배합성 측정을 위해 5가지 배합비에서 점결성을 측정하였다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 두 개의 탄종의 배합에 의한 실제 유동도 지수는 예측보다 낮거나 유사할 수 있으며 배합탄의 종류와 배합비에 따라 그 정도가 다름을 알 수 있다.
예를 들어, 도 3에서 탄종 A와 탄종 E가 7:3의 배합비를 가지면서 배합탄을 구성하는 경우, 배합탄의 가중평균 유동도는 탄종 A의 고유 유동도에 0.7을 곱한 값과 탄종 B의 고유 유동도에 0.3을 곱한 값의 합으로 산출되지만, 이러한 계산 유동도는 단순 가중평균에 의한 것으로서 탄종 간의 반응에 의한 영향을 설명하지 못하기 때문에 실제 배합탄의 유동도를 대표하지 못한다. 실측 유동도와 계산 유동도의 차이는 배합하는 탄종 간의 화학반응 정도에 따라 달라진다.
도 5 및 도 6은 배합탄의 배합성을 산출하기 위한 조합의 경우들을 도해한 도면들이다.
도 5를 참조하면, 배합탄 내 탄종 간의 반응의 경우의 수는 배합탄을 구성하는 탄종의 수에 비례해서 증가하게 된다. 도 5와 같이 배합탄 내의 탄종 간의 모든 반응의 경우의 수를 고려하는 것은 많은 시간과 실험이 필요하므로 탄종 간의 반응의 경우의 수를 단순화하는 것이 요구된다.
도 6을 참조하면, 배합안 설계시 고유동, 중유동, 저유동으로 분류된 개별탄종을 일정 비율로 섞어주는데 이때 배합탄의 유동도에 가장 큰 영향을 미치는 1개의 탄종을 선정하여 배합되는 다른 탄 1종과 일정비율로 배합하여 유동도를 측정하고 이 측정값을 2탄종 가중평균 계산값으로 나눠준다. 이러한 2탄종 가중평균 계산값이 표 1에 나타난 탄종별 배합성이다. 이 때 각 탄종의 일정한 배합에 따라 탄종별 배합성이 도출되고 이 것은 두 탄종 간 특정 배합비(예를 들어, 75-25, 50-50, 25-75)에 따른 추세식이 도출된다.
| 고유동 배합비% |
탄1 | 탄2 | 탄3 | 탄4 | 탄5 |
| 25 | 0.33 | 0.45 | 0.23 | 0.06 | 0.03 |
| 50 | 0.86 | 0.50 | 0.55 | 0.12 | 0.15 |
| 75 | 0.93 | 0.98 | 0.79 | 0.21 | 0.19 |
표 1은 두 탄종 간의 특정 배합지에 따른 탄종별 배합성을 나타낸 것이다. 표 1에서, 예를 들어, 고유동 배합비와 탄1의 배합비가 25:75인 경우 탄종별 배합성은 0.33으로 산출되는데, 고유동석탄과 탄1이 25:75의 비율로 이루어진 제 2 배합탄의 유동도 측정값을 제 2 배합탄의 가중평균 유동도 계산값으로 나눈 값이 0.33이라는 의미이다. 여기에서, 제2 배합탄의 가중평균 유동도는 고유동석탄의 개별 고유 유동도에 0.25를 곱한 값과 탄1의 개별 고유 유동도에 0.75를 곱한 값의 합으로 산출된다.
표 1은 고유동탄과 그 외 1탄종의 반응을 특정 배합비(75-25, 50-50, 25-75)에서 측정한 값이기 때문에, 복수의 탄이 배합된 실제 배합탄에의 고유동탄과 그 외 1탄종과의 배합비를 계산하여야 한다. 배합탄 내에서 고유동탄의 배합비가 10%, 그 외 1탄종의 배합비가 20%일때 고유동탄의 배합비는 10%/(10%+20%)로 산출된다. 이러한 배합비를 표 1에서 도출된 추세식에 대입하고 배합성을 계산한다. 추세식을 사용하여 계산된 개별 배합성을 배합내에서의 총 배합성으로 변환시키기 위하여 수학식 1을 적용하였다.
수학식 1 : 제 1 배합탄의 배합성 = (∑탄종별 배합성-1)-1
가중평균으로 계산된 배합탄 유동도에 탄종간 반응에 의한 유동도 영향을 추가하기 위하여 수학식 1의 결과값을 가중평균 계산값과 곱해준다.
도 7은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 배합탄 유동도 예측값과 실측값의 상관성을 도해하는 그래프이다.
배합내 탄종간의 반응을 정량화하여 도 7과 같이 배합탄의 유동도를 예측하였다. 도 7은 반응성을 고려한 예측 유동도(본 발명의 실시예로서, 도 7에서 적색원으로 도시)가 실측 유동도와 높은 상관성을 보이는 것을 나타낸다. 반면 가중평균으로 계산된 유동도(본 발명의 비교예로서, 도 7에서 회색 네모로 도시)의 경우 낮은 상관성을 보여주는 동시에 유동도가 상대적으로 높고 높은 범위에서 변동하는 것을 보여준다.
도 8은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 배합탄 유동도와 열간강도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 8을 참조하면, 탄종간 반응을 고려한 예측 유동도(본 발명의 실시예로서, 도 8에서 적색원으로 도시)는 일정 범위 이상에서는 열간강도가 포화되는 것을 보여준다. 이것은 가중평균 계산(본 발명의 비교예로서, 도 8에서 회색 네모로 도시)과 비교해서 유동도의 품질 변별력이 높다는 것을 나타낸다.
본 발명은 개시된 실시예뿐만 아니라, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 개시된 실시예로부터 도출할 수 있는 다양한 변형 및 균등한 타 실시예를 포함한다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
Claims (5)
- 3 종 이상의 탄종들을 배합한 제 1 배합탄에서, 각각의 탄종에 대하여 개별 고유 유동도와 상기 제 1 배합탄에서의 각각의 배합비를 곱한 값들의 합인 제 1 배합탄의 가중평균 유동도(α)를 산출하는 단계;
상기 3 종 이상의 탄종들 중에서 어느 하나의 탄종을 기준 탄종으로 선정하는 단계;
상기 3 종 이상의 탄종들 중에서 상기 기준 탄종을 제외한 나머지 탄종들 각각에 대하여 개별적으로 상기 기준 탄종과의 반응성을 고려한 상기 제 1 배합탄의 배합성(β)을 산출하는 단계; 및
상기 제 1 배합탄의 가중평균 유동도(α)에 상기 제 1 배합탄의 배합성(β)을 곱한 값을 산출하는 단계;
를 포함하는, 배합탄 유동도 예측 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 배합탄의 배합성(β)은 탄종별 배합성(γ)을 포함하는 하기 수학식 1에 의하여 산출되되,
상기 탄종별 배합성(γ)은, 상기 기준 탄종과 상기 3 종 이상의 탄종들 중에서 상기 기준 탄종을 제외한 나머지 탄종들 중의 어느 하나의 탄종으로만 이루어진 제 2 배합탄에서, 상기 제 2 배합탄의 실제 측정된 유동도(δ1)를 상기 제 2 배합탄을 구성하는 각각의 탄종에 대하여 개별 고유 유동도와 상기 제 2 배합탄에서의 각각의 배합비를 곱한 값들의 합인 제 2 배합탄의 가중평균 유동도(ε)로 나눈 값인 것을 특징으로 하는,
배합탄 유동도 예측 방법.
수학식 1 : 제 1 배합탄의 배합성(β) = (∑탄종별 배합성(γ)-1)-1 - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 배합탄의 배합성(β)은 탄종별 배합성(γ)을 포함하는 하기 수학식 1에 의하여 산출되되,
상기 탄종별 배합성(γ)은, 상기 기준 탄종과 상기 3 종 이상의 탄종들 중에서 상기 기준 탄종을 제외한 나머지 탄종들 중의 어느 하나의 탄종으로 이루어진 제 2 배합탄에서, 상기 제 2 배합탄의 실제 측정된 유동도의 데이터 베이스에 따른 추세식으로 도출된 유동도(δ2)를 상기 제 2 배합탄을 구성하는 각각의 탄종에 대하여 개별 고유 유동도와 상기 제 2 배합탄에서의 배합비를 곱한 값들의 합인 제 2 배합탄의 가중평균 유동도(ε)로 나눈 값인 것을 특징으로 하는,
배합탄 유동도 예측 방법.
수학식 1 : 제 1 배합탄의 배합성(β) = (∑탄종별 배합성(γ)-1)-1 - 제 1 항에 있어서,
상기 기준 탄종으로 선정하는 단계는, 상기 3 종 이상의 탄종들 중에서 개별 고유 유동도가 가장 높은 탄종을 기준 탄종으로 선정하는 단계를 포함하는, 배합탄 유동도 예측 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 기준 탄종으로 선정하는 단계는, 상기 3 종 이상의 탄종들 중에서 상기 배합탄의 유동도에 가장 큰 영향을 미치는 탄종을 기준 탄종으로 선정하는 단계를 포함하는, 배합탄 유동도 예측 방법.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116642802A (zh) * | 2023-07-26 | 2023-08-25 | 常州百联科技有限公司 | 一种wdg水分散粒剂流动性测定设备 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013053189A (ja) | 2011-09-01 | 2013-03-21 | Kansai Coke & Chem Co Ltd | コークス製造用原料の最高流動度の推定方法，コークス製造用原料の配合方法および該配合方法により作製されたコークス製造用原料 |
-
2017
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Patent Citations (1)
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| JP2013053189A (ja) | 2011-09-01 | 2013-03-21 | Kansai Coke & Chem Co Ltd | コークス製造用原料の最高流動度の推定方法，コークス製造用原料の配合方法および該配合方法により作製されたコークス製造用原料 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN116642802A (zh) * | 2023-07-26 | 2023-08-25 | 常州百联科技有限公司 | 一种wdg水分散粒剂流动性测定设备 |
| CN116642802B (zh) * | 2023-07-26 | 2023-11-07 | 常州百联科技有限公司 | 一种wdg水分散粒剂流动性测定设备 |
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