KR101970757B1 - 용해로 데이터 수집을 통해 조업 시스템의 안정화를 제공하는 용해 공정 - Google Patents

용해로 데이터 수집을 통해 조업 시스템의 안정화를 제공하는 용해 공정 Download PDF

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KR101970757B1 KR1020180078510A KR20180078510A KR101970757B1 KR 101970757 B1 KR101970757 B1 KR 101970757B1 KR 1020180078510 A KR1020180078510 A KR 1020180078510A KR 20180078510 A KR20180078510 A KR 20180078510A KR 101970757 B1 KR101970757 B1 KR 101970757B1
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알루스 주식회사
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Abstract

일 실시예에 의하여 본 발명은 용해로 내부의 에너지 소비를 저감시키기 위한 비철 금속 용해 공정 을 개시하고 있으며, 특히, 용해로에 공급되는 알루미늄을 포함한 비철 금속의 원재료의 투입속도를 검출하고, 용해로 내부의 온도, 압력, 배가스 온도 등을 측정함으로써, 용해로 내부의 완전 연소 추구, 용해 속도 향상, 열 에너지 감소를 제공할 수 있으며, 특히 빅데이터 기반의 파라미터에 기초하여 용해 과정을 제어하는 용해 공정을 제공함에 목적이 있다.

Description

용해로 데이터 수집을 통해 조업 시스템의 안정화를 제공하는 용해 공정{Melting process that provides stabilization of the operating system through melting furnace data collection}
본 발명은 용해로 내의 데이터를 수집하여 수집된 데이터에 기반하여 용해로를 효율적으로 동작시키는 용해 공정에 관한 것이다.
알루미늄 등과 같은 비철금속 용탕은 용해로(Melting Furnace)에서 적정 성분 및 적정 온도로 용해되어 주조나 다이캐스팅 가공 전까지 일정시간 체류되는데, 이때 다이캐스팅이나 주조에 적합한 최적 온도로 유지될 필요가 있다.
따라서 비철금속의 주조나 다이캐스팅 공정에 쓰이는 용해로는 바디와 덮개가 적절한 내화물과 단열층으로 제작되어 용해로에 담겨진 용탕이 보온되며, 주변으로 열이 방출되거나 추가의 소재의 투입으로 용탕의 온도 하강시 용해로에 구비된 가열수단에 의해 적정한 온도로 가열된다. 알루미늄 용탕은 용해로(1)에서 용해되어 담기며, 용해로에 담긴 알루미늄 용탕은 국자 형상의 래들(2, Ladle)로 용해로에서 퍼내어져 금형(3, Mold)어 부어져 다이캐스팅 된다. 도 4를 참조하면, 종래의 일반적인 알루미늄 용탕용 용해로(1)는 바디(1a)에 담긴 알루미늄 용탕을 래들(2)로 퍼내기 위해서는 덮개(1b)를 개폐하여야 하는데, 이 과정에서 용탕의 온도가 떨어지게 되며 이는 덮개(1b)의 개폐가 반복됨으로써 온도의 하강은 더 심해진다.
알루미늄 다이캐스팅의 경우 알루미늄 용탕의 온도가 적정(약 500 ~ 800℃)하게 유지되어야 알루미늄 용탕에 결정이 성장하는 등의 성분 변화로 인한 제품의 품질이 떨어지는 것을 막을 수 있는데, 상기와 같이 덮개(1b)의 개폐가 수시로 반복됨으로써 알루미늄 용탕의 온도를 적정하기 유지하기 어려울 뿐만 아니라 알루미늄 용탕을 온도를 유지하기 위해 가열수단인 히터(1c)의 작동으로 에너지 사용이 증가하는 문제점을 갖는다.
또한, 종래의 알루미늄과 같은 비철금속 용탕용 용해로 장치의 경우 덮개(1b)를 작업자가 기중기 등과 같은 별도의 장비로 들어올려 개폐하여야 하기 때문에 작업이 신속하게 이루어지지 않아 효율이 떨어질 뿐만 아니라 개폐시간의 지체로 용탕의 냉각을 가속화시키는 문제를 갖는다.
따라서, 용해로 내부의 데이터를 수집하여 동적으로 용해 공정을 제어할 수 있는 방법의 필요성이 대두되었다.
대한민국 등록특허공보 제 10-1852863 호
본 발명의 기술적 과제는 용해로 내의 적정 온도 조건, 완전 연소 조건 및 용해 속도 등의 데이터를 수집함으로써, 상황에 따라 용해 공정을 동적으로 제어하여 용해로 에너지 소비를 저감할 수 있는 공정을 제공함에 목적이 있다.
일 개시에 의하여, 용해로 데이터 수집을 통해 조업 시스템의 안정화를 제공하는 용해 공정에 있어서, 알루미늄(Al)을 포함하는 원재료를 용해로에 투입하는 재료 투입 단계, 용해로 내부의 부피에 따른 알루미늄(Al)의 비율을 검출하고, 검출된 알루미늄의 비율에 기초하여 산소를 공급하는 단계, 미리 정해진 주기에 따라, 용해로 내부의 온도 및 압력을 측정하는 단계, 알루미늄(Al)을 포함한 금속 원재료의 투입속도, 산소 공급 속도, 금속원재료의 용해 속도를 검출하는 단계 및 빅데이터를 기반으로 조업 시스템의 안정화를 위하여 미리 설정된 스마트 콘트롤 파라미터를 기초로 금속 원재료의 투입속도, 산소 공급 속도 및 금속 원재료의 용해 속도를 제어하는 파라미터 제어 단계를 제공할 수 있다.
본원발명에 의하면, 용해로에 투입되는 원재로를 최적의 용해 온도, 용해 속도 등의 적정 용해 조건에서 용탕처리할 수 있어, 용해 공정에서 발생하는 소비에너지를 저감시킬 수 있다.
본원발명에 따르면, 연료 대비 최적의 산소비를 도출할 수 있어, 연료를 주입하는 환경의 변화에 따른 시뮬레이션 모델을 개발할 수 있으며, 그에 따라 에너지를 절약할 수 있다.
일 개시에 의하여, 기존의 온도 변화를 센싱하지 않고, 버너 조절을 하지않았던 기술을 개선하여 정제유 사용량, 공연비, 용해로 온도, 용탕 온도를 센싱함으로써 용해로 내부의 공연비 및 정제유 사용량 등에 기초하여 버너를 자동으로 제어할 수 있다. 따라서, 본원발명을 이용하여 에너지 절감의 효과를 제공할 수 있다.
일 개시에 의하여, 기존의 잔여 알루미늄에 섞인 이물질의 장입으로 인한 매연이 발생하는 경우 버너를 정지시켜야 했으나, 본원발명에서는 배가스를 분석하고, 정제유 사용량, 산소 사용량, 공연비, 용해로 온도, 용탕 온도 등의 데이터를 수집함으로써 용해로 내 완전 연소 조건을 위한 가스 분석 시스템을 제공할 수 있다. 따라서, 용해로에 투입되는 산소의 양을 적절하게 조절함으로써 공해 물질의 감소 효과를 제공할 수 있다.
일 개시에 의하여, 용탕 조건과 관계없이 용해로 가득 원재료를 장입했던 기존의 특징을 개선하여, 원재료 용해 속도, 용해로 온도, 용탕 온도의 데이터를 수집하여, 자동으로 원재료를 투입하는 양, 속도, 성분 등을 변경할 수 있어, 용해 속도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 개시에 의한 본원발명의 비철 금속의 용해 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 개시에 의한 본원발명의 용해로의 열효율을 검출함으로써, 용해 공정의 효율성을 높이는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 알루미늄의 용해로를 중앙에서 절개하여 도시한 단면도이다.
도 4는 일 개시에 의한 용탕 처리 모델의 개념도를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 본 발명을 명확하게 개시하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
일 개시에 의하여, 용해로 데이터 수집을 통해 조업 시스템의 안정화를 제공하는 용해 공정에 있어서, 알루미늄(Al)을 포함하는 원재료를 용해로에 투입하는 재료 투입 단계를 제공할 수 있다. 용해로 내부의 부피에 따른 알루미늄(Al)의 비율(양)을 검출하고, 검출된 알루미늄의 비율(양)에 기초하여 산소를 공급하는 단계를 제공할 수 있다. 미리 정해진 주기에 따라, 용해로 내부의 온도 및 압력을 측정하는 단계를 제공할 수 있다. 알루미늄(Al)을 포함한 금속 원재료의 투입속도, 산소 공급 속도, 금속원재료의 용해 속도를 검출하는 단계 및 빅데이터를 기반으로 조업 시스템의 안정화를 위하여 미리 설정된 스마트 콘트롤 파라미터를 기초로 금속 원재료의 투입속도, 산소 공급 속도 및 금속 원재료의 용해 속도를 제어하는 파라미터 제어 단계를 제공할 수 있다.
일 개시에 의하여, 용해로 데이터 수집을 통해 조업 시스템의 안정화를 제공하는 용해 공정을 제공할 수 있다
일 개시에 의하여 블록 101에서는, 알루미늄(Al)을 포함하는 원재료를 용해로에 투입하는 재료 투입 단계를 제공할 수 있다.
일 개시에 의하여 블록 102서는, 용해로 내부의 부피에 따른 알루미늄(Al)의 비율(양)을 검출하고, 검출된 알루미늄의 비율(양)에 기초하여 산소를 공급하는 단계를 제공할 수 있다.
일 개시에 의하여 블록 103서는, 미리 정해진 주기에 따라, 용해로 내부의 온도 및 압력을 측정하는 단계를 제공할 수 있다.
일 개시에 의하여 블록 104서는, 알루미늄(Al)을 포함한 금속 원재료의 투입속도, 산소 공급 속도, 금속원재료의 용해 속도를 검출하는 단계를 제공할 수 있다.
일 개시에 의하여 블록 105서는, 빅데이터를 기반으로 조업 시스템의 안정화를 위하여 미리 설정된 스마트 콘트롤 파라미터를 기초로 금속 원재료의 투입속도, 산소 공급 속도 및 금속 원재료의 용해 속도를 제어하는 파라미터 제어 단계를 제공할 수 있다.
일 개시에 의하여 스마트 콘트롤 파라미터는 비철 금속의 용융을 제어하기 위한 용해로의 적정 조건에 관련된 파라미터를 포함할 수 있다. 일 개시에 의하여 파라미터는 용해로 내부의 완전 연소 조건을 위한 파라미터일 수 있다. 또한, 일 개시에 의하여, 파라미터는 용해로의 온도변화, 용해 속도에 따른 용해로의 열효율에 관련된 파라미터 일 수 있다. 또한 일 개시에 의하여, 파라미터는 사용자에 의하여 미리 설정된 연소량에 관련된 파라미터 일 수 있다. 일 개시에 의하여 파라미터는 빅데이터에 의하여 수집된 원료의 함량에 따른, 완전 연소 조건을 포함할 수 있다.
일 개시에 의하여, 용해로 내부의 온도를 660~700℃로 가열하면서, 고체상태의 알루미늄을을 포함한 원재료를 용융시키는 단계를 제공할 수 있다.
일 개시에 의하여, 고체상태의 알루미늄을 포함한 원재료가 20~25% 용융될 정도의 시간이 흐른 후, 알루미늄의 용해 속도를 구하는 단계를 제공할 수 있다.
일 개시에 의하여, 알루미늄의 용해 속도와 미리 정해진 스마트 콘트롤 파라미터를 비교하여, 용해로 내부의 온도 및 압력을 제어하는 단계를 제공할 수 있다. 일 개시에 의하여, 추가적으로 용해로 내부의 기체 공급에 따른 압력 조절, 산소 투입 농도를 조절, 용해로 내부의 알루미늄 공급 속도의 조절 등을 수행할 수 있다.
일 개시에 의하여, 고체상태의 알루미늄을 포함한 원재료가 50~55% 용융될 정도의 시간이 흐른 후, 알루미늄의 용해 속도를 구하는 단계를 제공할 수 있다.
일 개시에 의하여, 알루미늄의 용해 속도와 미리 정해진 스마트 콘트롤 파라미터를 비교하여, 용해로 내부에 공급되는 산소 공급 속도를 제어하는 단계를 제공할 수 있다. 추가적으로 용해로 내부의 기체 공급에 따른 압력 조절, 용해로 내부의 온도 및 압력을 조절, 용해로 내부의 알루미늄 공급 속도의 조절 등을 수행할 수 있다.
일 개시에 의하여, 고체상태의 알루미늄을 포함한 원재료가 70~75% 용융될 정도의 시간이 흐른 후, 알루미늄의 용해 속도를 구하는 단계를 제공할 수 있다.및
일 개시에 의하여, 알루미늄의 용해 속도와 미리 정해진 스마트 콘트롤 파라미터를 비교하여, 용해로 내부에 공급되는 원재료의 투입 속도를 제어하는 단계를 제공할 수 있다. 추가적으로 용해로 내부의 기체 공급에 따른 압력 조절, 온도 및 압력을 조절, 산소 투입 농도를 조절, 용해로 내부의 알루미늄 공급 속도의 조절, 새로운 재료의 투입, 배가스의 분석을 통한 가스 투입 등을 수행할 수 있다.
또한, 일 개시에 의하여, 스마트 콘트롤 파라미터는 알루미늄을 포함한 원재료의 용융 속도에 따른 용해로 내부의 열효율을 최적화한 적어도 하나의 조건 파라미터를 포함하며, 빅데이터를 이용하여 도출된 것을 특징으로 할 수 있다.
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일 개시에 의하여, 재료 투입 단계는, 산화구리(CuO), 아산화구리(Cu2O) 및 산화아연(ZnO) 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 산화물과 함께 산화물에 의한 산화 반응을 활성화 하는 촉매 역할을 하는 플럭스(flux)를 투입하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 개시에 의한 플럭스는, 알루미늄 : 규소의 비율을 92:7로 혼합하여 내부 온도가 300~500℃인 플럭스 용해로에서 3~4시간 용해하는 공정, 용해 공정을 거친 알루미늄-규소의 혼합물이 들어있는 플럭스 용해로를 상온의 온도에서 4시간 동안 냉각시키는 공정, 알루미늄-규소의 혼합물을 플럭스 용해로의 내부 온도를 150~170℃가 되도록 가열하는 공정, 플럭스 용해로의 내부 온도가 150~170℃사이에 도달하는 경우, 합성수지 55~65%, 알루미늄파우더 20~50%, 불화알미늄칼륨(KALF4) 18~25%을 추가하고, 플럭스 용해로의 내부 온도가 350~400℃사이에 도달할 때까지 가열하는 공정을 통해 생성된 것일 수 있다.
일 개시에 의하여, 재료 투입단계는, 칼륨 함유 복합 금속 산화물, 지르코늄 화합물, 마그네슘 화합물 및 세륨 화합물로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 함유하는 소결체 원료를 소결시켜 얻어지는 금속 산화물 100중량부에 대해 Al원자, Zr원자, Mg원자 및 Ce원자의 합계 함유량이 산화물 환산으로 63 중량부이며, 비커스 경도가 264~275℃사이에 해당하도록 생성된 소결제를 더 추가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 개시에 의하여, 원재료가 전부 용융된 후, 이형제를 추가하는 단계를 제공할 수 있다.
일 개시에 의하여 이형제는 화학식으로 표시되는 평균 화학 조성을 갖는 오르가노폴리실록산 65~85% 및 물과 실리카 입자를 1:3의 비율로 교반하여 제조된 실라카 수분산액 15~35%를 포함하는 것을 특징으로 하고,
화학식은
Figure 112018066548709-pat00003
이고,
화학식에서
Figure 112018066548709-pat00004
은 탄소수 5∼25의 알킬기 및 탄소수 6∼30의 방향족 기를 포함하고, 화학식에서 a 는 1.4 ~ 1.7인 것을 특징으로 한다.
도 2는 일 개시에 의한 본원발명의 용해로의 열효율을 검출함으로써, 용해 공정의 효율성을 높이는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
일 개시에 의하여 열효율을 높이기 위하여는 Qtotal의 증가기 필요하다. 하지만, Qtotal을 증가시키기 위하여는 알루미늄의 산화를 촉진시켜야 하나, 알루미늄의 방사율을 매우 낮아 이를 만족시키기 어렵다,
따라서, 알루미늄의 용해로 내부의 투입 속도 및 열원에서 흡열면(C)으로의 대류 전열계수를 조절함으로써 열효율을 높이는 것이 바람직하다.
상기 수학식 2에서와 같이, 알루미늄의 공급 속도에 따라 대류전열계수를 조절함으로써 용해로 내부의 열효율을 높일 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 알루미늄의 용해로를 중앙에서 절개하여 도시한 단면도로서, 본 발명에 따른 알루미늄의 복합용해로가 도시되어 있다. 본 발명에 따른 알루미늄의 복합용해로는 도어(12)가 장착된 소재투입구(11)와 소재(100)를 용해시키는 버너(14)와 연소가스가 배출되는 배출구(16)에 배기구(17)가 설치되고 단열재를 포함한 내화물(40, 이하 '내화물'이라 함)로써 내벽을 이루는 용해타워(10)와, 상기 용해타워(10)의 하단에 결합되어져 상기 소재(100)를 받히고 용해된 용탕이 흘러내리도록 한 로스톨케이싱(Rostol casing; 20)과, 상부가 개방되고 내화물(40)로 내벽을 이루는 보온실(31)의 일측 상단에 상기 로스톨케이싱(20)이 결합되어 용탕이 인입되고 타측부에는 용탕의 일정한 온도를 유지하는 발열체(34)와 용탕을 인출하는 인출구(39)가 형성된 본체(30)로 이루어진다. 상기 배기구(17)는 상향 돌출되고 연소가스와 외부공기를 혼합하는 케노피(18)와 상기 연소가스와 공기가 혼합된 혼합가스의 배출통로를 개/폐하는 통상의 댐퍼(19)가 설치된다.
상기 소재(100)를 용융시키는 버너(14)는 가스공급장치와 연결되어 공급된 가스를 연소시킨 화염으로 알루미늄 소재를 용해시키는 통상의 것으로서 용해타워의 일측에 경사지게 설치되며 외부에 설치된 송풍기(미도시)와 연결되어져 공급된 압축공기와 가스가 혼합되어져 화염으로 분사된다. 상기 도어(12)는 일측의 개폐실린더(13)와 힌지 결합되어져 상향 일측으로 개/폐된다. 또한, 상기 배기구(17)에는 연소가스 및 의 온도를 감지하는 온도감지센서(21)가 설치되어져 버너(14)의 화력을 조절함으로써 용해타워(10)의 내부 연소실의 온도가 조절된다.
상기 본체(30)는 보온실(31)의 중간을 가로지르는 칸막이(32)가 설치되고 양측 공간이 하부의 통로로 연결된다. 상기 보온실(31)의 일측에는 외부에서 내부를 볼 수 있는 투시구(37)가 형성되고, 타측부는 상단이 상기 발열체(34)가 장착된 덮개(38)로 덮혀있다. 상기 투시구(37)를 통해 첨가물을 투입하거나 불순물을 제거하며, 상기 투시구(37)는 물론 용해로의 외부로 개방되는 부위에는 패킹부재 바람직하게는 열에 강한 석면패킹을 설치하여 열손실을 적게 한다. 상기 발열체(34)는 전기히터가 가장바람직하며 강도 및 내열성이 뛰어난 튜브(36)로 감싸져 보온실(31)에 장입된다. 상기 발열체(34)의 상단은 덮개(38)에 후랜지 및 클램프 등으로 착/탈 가능하게 체결된다. 그리고 상기 보온실(31)의 상단에는 수위감지센서(35)가 설치되어져 용탕의 고수위를 감지하여 신호하고, 온도감지센서(미도시)를 설치하여 발열체(34)의 발열량을 조절한다.
상기 용해타워(10)와 본체(30)의 내벽은 내화물(40)로 이루어져 축열량을 높이고 외벽의 방산 손실을 최소화하며, 이는 일반적인 실리카보드(Silica Board), B-5, SK-36#, 내화벽돌, 케스터블(Castable) 등을 적용한다. 상기 로스톨케이싱(20)은 소정의 폭을 가지는 내화물(22)을 일정한 간격으로 세워서 배열하여 그 사이에 통로(24)를 형성한 로스톨부(25)가 외측 테두리의 후렌지부(28)와 결합 고정된다. 상기 용해타워(10)와 로스톨케이싱(20) 및 본체(30)는 상단과 하단에 상기 후렌지부(28)와 대응하는 후렌지부(28a)가 형성되어져 서로 체결 및 분리 가능하며 내부 청소를 용이하게 한다.
상기 본체(30)의 일측에는 소재(100)가 담겨진 수납구(56)는 구동모터(52)가 장착된 프레임(51)의 안내부(54)를 따라 들어올려져 상기 소재투입구(11)로 소재(100)를 공급하는 승강장치(50)가 구비된다. 상기 프레임(51)은 일정 높이를 가지며 경사지게 설치되고 작동구(58)와 상부의 구동모터(52)와 하부를 연결하는 동력전달수단이 설치된다. 상기 동력전달수단은 체인 및 체인기어와 아이들 롤러로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성에 의해서 본 발명에 따른 알루미늄의 복합용해로는 다음과 같이 작동된다. 상기 승강장치(50)의 수납구(56)에 소재(100)가 담겨지면 상기 수납구(56)는 일측부가 상기 체인과 결합되어져 안내부(54)를 따라 상승되고 상기 용해타워(10)의 상단에 도달하면 수평이송되면서 상기 수납구(56)의 바닥이 들어올려지며 도어(12)가 개방된 소재투입구(11)로 소재(100)가 투입된다.
상기 소재(100)는 로스톨케이싱(20)에 올려지고 버너(14)의 화염으로 소재(100)가 용융되고, 용융된 용탕은 통로(24)를 통해 보온실(31)로 떨어진다. 상기 보온실(31)에서는 발열체(34)의 열로써 상기 용탕의 온도를 일정하게 유지시킴은 물론, 상기 투시구(37)를 통해 첨가제 투입 및 불순물을 제거하게 된다. 이후 상기 인출구(39)의 뚜껑을 열고 보온실(31) 내부의 용탕을 사용하게 된다. 본 발명에서는 상기 보온실의 열이 로스톨케이싱(20)의 통로(24)를 거쳐 상승되어져 용해타워(10)의 내부 온도를 상승시킴은 물론 소재(100)가 예열되고 적은 열량으로 소재의 용융이 가능하여 열효율을 증가시키고 급속용해가 가능하도록 하였다.
도 4는 일 개시에 의한 용탕 처리 모델의 개념도를 설명하기 위한 도면이다.
일 개시에 의하여 본원발명의 비철금속의 용해 공정은 용해 과정 중에서 수집되는 다양한 데이터를 이용하여 용해 공정의 효율성을 높이고, 품질이 좋은 비철 금속을 생산할 수 있다.
일 개시에 의하여, 기존의 온도 변화를 센싱하지 않고, 버너 조절을 하지않았던 기술을 개선하여 정제유 사용량, 공연비, 용해로 온도, 용탕 온도를 센싱함으로써 용해로 내부의 공연비 및 정제유 사용량 등에 기초하여 버너를 자동으로 제어할 수 있다. 따라서, 본원발명을 이용하여 에너지 절감의 효과를 제공할 수 있다.
일 개시에 의하여, 기존의 잔여 알루미늄에 섞인 이물질의 장입으로 인한 매연이 발생하는 경우 버너를 정지시켜야 했으나, 본원발명에서는 배가스를 분석하고, 정제유 사용량, 산소 사용량, 공연비, 용해로 온도, 용탕 온도 등의 데이터를 수집함으로써 용해로 내 완전 연소 조건을 위한 가스 분석 시스템을 제공할 수 있다. 따라서, 용해로에 투입되는 산소의 양을 적절하게 조절함으로써 공해 물질의 감소 효과를 제공할 수 있다.
일 개시에 의하여, 용탕 조건과 관계없이 용해로 가득 원재료를 장입했던 기존의 특징을 개선하여, 원재료 용해 속도, 용해로 온도, 용탕 온도의 데이터를 수집하여, 자동으로 원재료를 투입하는 양, 속도, 성분 등을 변경할 수 있어, 용해 속도를 향상시킬 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시 예는 예시의 목적으로 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 상기의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 용해로 데이터 수집을 통해 조업 시스템의 안정화를 제공하는 용해 공정에 있어서,
    알루미늄(Al)을 포함하는 원재료를 용해로에 투입하는 재료 투입 단계;
    상기 용해로 내부의 부피에 따른 알루미늄(Al)의 비율을 검출하고, 검출된 알루미늄의 비율에 기초하여 산소를 공급하는 단계;
    미리 정해진 주기에 따라, 상기 용해로 내부의 온도 및 압력을 측정하는 단계;
    상기 알루미늄(Al)을 포함한 금속 원재료의 투입속도, 산소 공급 속도, 금속원재료의 용해 속도를 검출하는 단계;및
    빅데이터를 기반으로 조업 시스템의 안정화를 위하여 미리 설정된 스마트 콘트롤 파라미터를 기초로 상기 금속 원재료의 투입속도, 상기 산소 공급 속도 및 상기 금속 원재료의 용해 속도를 제어하는 파라미터 제어 단계;를 포함하고,
    상기 재료 투입 단계는,
    산화구리(CuO), 아산화구리(Cu2O) 및 산화아연(ZnO) 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 산화물과 함께 산화물에 의한 산화 반응을 활성화 하는 촉매 역할을 하는 플럭스(flux)를 투입하는 것을 특징으로 하고,
    상기 플럭스는,
    알루미늄 : 규소의 비율을 92:7로 혼합하여 내부 온도가 300~500℃인 플럭스 용해로에서 3~4시간 용해하는 공정;
    상기 용해 공정을 거친 알루미늄-규소의 혼합물이 들어있는 상기 플럭스 용해로를 상온의 온도에서 4시간 동안 냉각시키는 공정;
    상기 알루미늄-규소의 혼합물을 상기 플럭스 용해로의 내부 온도를 150~170℃가 되도록 가열하는 공정;
    상기 플럭스 용해로의 내부 온도가 150~170℃사이에 도달하는 경우, 합성수지 55~65%, 알루미늄파우더 20~50%, 불화알미늄칼륨(KALF4) 18~25%을 추가하고, 상기 플럭스 용해로의 내부 온도가 350~400℃사이에 도달할 때까지 가열하는 공정;을 통해 생성된 것을 특징으로 하는, 비철 금속 용해 공정.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 용해로 내부의 온도를 660~700℃로 가열하면서, 고체상태의 알루미늄을을 포함한 원재료를 용융시키는 단계;
    상기 고체상태의 알루미늄을 포함한 원재료가 20~25% 용융될 정도의 시간이 흐른 후, 상기 알루미늄의 용해 속도를 구하는 단계;
    상기 알루미늄의 용해 속도와 미리 정해진 스마트 콘트롤 파라미터를 비교하여, 상기 용해로 내부의 온도 및 압력을 제어하는 단계;
    상기 고체상태의 알루미늄을 포함한 원재료가 50~55% 용융될 정도의 시간이 흐른 후, 상기 알루미늄의 용해 속도를 구하는 단계;
    상기 알루미늄의 용해 속도와 미리 정해진 스마트 콘트롤 파라미터를 비교하여, 상기 용해로 내부에 공급되는 산소 공급 속도를 제어하는 단계;
    상기 고체상태의 알루미늄을 포함한 원재료가 70~75% 용융될 정도의 시간이 흐른 후, 상기 알루미늄의 용해 속도를 구하는 단계;및
    상기 알루미늄의 용해 속도와 미리 정해진 스마트 콘트롤 파라미터를 비교하여, 상기 용해로 내부에 공급되는 원재료의 투입 속도를 제어하는 단계;를 포함하는, 비철 금속 용해 공정.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스마트 콘트롤 파라미터는 상기 알루미늄을 포함한 원재료의 용융 속도에 따른 용해로 내부의 열효율을 최적화한 적어도 하나의 조건 파라미터를 포함하며, 빅데이터를 이용하여 도출된 것을 특징으로 하는, 비철 금속 용해 공정.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 재료 투입단계는,
    칼륨 함유 복합 금속 산화물, 지르코늄 화합물, 마그네슘 화합물 및 세륨 화합물로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 함유하는 소결체 원료를 소결시켜 얻어지는 금속 산화물 100중량부에 대해 Al원자, Zr원자, Mg원자 및 Ce원자의 합계 함유량이 산화물 환산으로 63 중량부이며, 비커스 경도가 264~275사이에 해당하도록 생성된 소결제를 더 추가하는 것을 특징으로 하는, 비철 금속 용해 공정.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 원재료가 전부 용융된 후, 이형제를 추가하는 단계;를 포함하며,
    상기 이형제는 화학식으로 표시되는 평균 화학 조성을 갖는 오르가노폴리실록산 65~85% 및 물과 실리카 입자를 1:3의 비율로 교반하여 제조된 실라카 수분산액 15~35%를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 화학식은
    Figure 112018066548709-pat00007
    이고,
    상기 화학식에서
    Figure 112018066548709-pat00008
    은 탄소수 5∼25의 알킬기 및 탄소수 6∼30의 방향족 기를 포함하고, 상기 화학식에서 a 는 1.4 ~ 1.7인 것을 특징으로 하는, 비철 금속 용해 공정.
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