KR102537135B1

KR102537135B1 - 상부 배출 가스 성분을 활용한 용광로 조업 방법

Info

Publication number: KR102537135B1
Application number: KR1020210013146A
Authority: KR
Inventors: 선민주; 김혁
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2021-01-29
Filing date: 2021-01-29
Publication date: 2023-05-26
Also published as: KR20220109752A

Abstract

노정 가스의 정보를 활용한 용광로 조업 방법이 개시된다. 본 발명의 용광로 조업 방법은 풍구단으로부터 송풍 정보를 입력 받는 단계, 노정 가스 배출구로부터 노정 가스 정보를 입력받는 단계, 상기 송풍 정보 및 상기 노정 가스 정보를 기반으로 용선생성량을 산출하는 단계, TLC 무게 측정장치로부터 TLC 무게 정보를 입력받는 단계, 수재처리장치로부터 수재 슬래그 배출량을 입력 받는 단계, 상기 TLC 무게 정보 및 상기 수재 슬래그 배출량을 기반으로 용선 및 슬래그 배출량을 산출하는 단계, 및 상기 용선생성량 및 상기 용선 및 슬래그 배출량으로부터 저선레벨을 산출하는 단계를 포함하는 용광로 조업 방법.

Description

상부 배출 가스 성분을 활용한 용광로 조업 방법{FURNACE OPERATION METHOD USING UPPER EXHAUST GAS COMPONENT}

본 발명은 제선 공정에서 용광로 상부로부터 배출되는 가스 성분을 활용하여 우수한 효율을 가지는 조업 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 용광로 상부 배출 가스 성분을 측정하여 출선 속도를 계측하고 이를 용광로 내부의 저선 레벨을 도출함에 활용함으로써 용선 무게를 실측하지 아니하면서도 정확한 용선생선 속도를 계산하여 공정 효율을 재고할 수 있는 방법에 관한 것이다.

제선 공정 중에 사용되는 용광로(고로)는 철광석 등의 철원을 용광로 상부에 장입하고, 코크스 및 미분탄 등을 연료 한 열풍을 용광로 하부의 풍구단을 통해 불어 넣음으로써 고로 내 철광석을 환원 및 용융시키는 향류식 반응기이다. 철광석이 환원된 용선과 부산물인 슬래그는 출선구를 통해 배출되고, 용선은 래들(ladle)에 수입되어 다음 공정인 제강공정으로 이송된다. 철강 제품의 균일한 품질과 안정적인 조업을 위해서는 용선의 생산속도를 일정하게 유지 및 제어할 필요가 있고, 이는 용광로의 노저부에 적산된 용선과 슬래그의 양을 노저체적에 대비한 백분율로 나타내는 저선레벨을 관리함으로써 이루어진다.

종래 사용되어 온 기술로는 연원료 장입장치의 무게 측정장치로부터 입력되는 차지별 장입량 및 장입 속도로부터 용선생성량을 구하고, 티엘씨(TLC, Torpedo Laddle Car)의 무게 측정장치로부터 입력되는 TLC의 무게 및 수재처리장치로부터 입력되는 수재 슬래그 배출량으로부터 용선배출량을 구한 다음, 용선생성량에서 용선배출량의 차이를 구함으로써 저선레벨을 산출하는 방법이 있다. 그러나 위와 같은 조업 방법에 의해 도출된 용선생성량은 용광로 노정 호퍼 내 무게측정 장치에서 측정된 연원료의 차지별 장입량을 기반으로 하기 때문에 측정장치 자체의 영점 오류, T.Fe 및 FeO 함량 등에 대한 성분값의 불균등 그리고 더스트로 배출되는 물질들에 대한 미측정에 따른 오차 발생 확률이 높으며, 오차 값이 조업 시간에 따라 점차 누적된다는 문제도 있다. 더욱이 이러한 문제점을 해결하기 위해서 정기적인 측정장치에 대한 검교정을 실시하더라도 같은 문제가 언제든지 재발할 수 있을 뿐만 아니라 검교정에 따른 조업 시간의 손실이 불가피하다.

따라서 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고 용광로 조업을 안정적으로 유지하기 위해서 저선레벨 산출방법이 개신된 용광로 조업 방법에 대한 기술적 해결 방안이 요청된다.

본 발명과 관련된 배경기술은 한국 특허공개번호 제2010-0065736호(2010. 06. 17. 공고, 발명의 명칭: 용선검출센서를 이용한 용선의 배출속도와 저선레벨 측정시스템 및 측정방법)에 게시되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 용광로 상부 배출 가스 성분을 활용하여 노저부에 적산된 저선레벨을 산출하는 용광로의 저선레벨 산출방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 하나의 관점은 용광로 상부 배출 가스 성분을 활용한 용광로 조업 방법에 관한 것이다. 상기 조업 방법은 풍구단으로부터 송풍 정보를 입력 받는 단계; 노정 가스 배출구로부터 노정 가스 정보를 입력받는 단계; 상기 송풍 정보, 상기 미분탄 조업 정보 및 상기 노정 가스 정보를 기반으로 용선생성량을 산출하는 단계; TLC 무게 측정장치로부터 TLC 무게 정보를 입력받는 단계; 수재처리장치로부터 수재 슬래그 배출량을 입력 받는 단계; 상기 TLC 무게 정보 및 상기 수재 슬래그 배출량을 기반으로 용선 및 슬래그 배출량을 산출하는 단계; 상기 용선생성량 및 상기 용선 및 슬래그 배출량으로부터 저선레벨을 산출하는 단계를 포함한다.

구체예에서, 상기 송풍 정보는 풍구단을 통해 투입되는 기체의 풍량을 포함할 수 있다.

구체예에서, 상기 노정 가스 정보는 산소 원소가 포함된 물질의 양을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 고로 공정을 적용 시, 용광로 공정에서 정확한 용선 생성속도를 도출하여 공정의 효율과 용선의 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용광로 조업 장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용광로 조업 방법에 사용될 수 있는 용광로의 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용광로 조업 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 설명은 생략될 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하에서의 어구 및 용어는 설명의 이해를 돕기 위해 사용되는 것으로서, 제한적으로 해석되어서는 안될 것이며, 본 명세서에서 '포함', '가지는', '함유' 등의 용어는 명세서의 어느 부분에서 사용되었는지와 무관하게 개방형 용이며, '첫째' '둘째' 등의 순차적 용어는 그 자체로서 구성요소 간의 중요도나 우선순위, 시간적 순서를 나타내는 것이 아니며, 각 구성요소 사이를 쉽게 구분하여 이해될 수 있게 하기 위함이다.

삭제

용광로 조업장치

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용광로의 조업장치를 나타낸 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용광로의 저선레벨 산출방법에 의해 산출하고자 하는 용선을 설명하기 위한 용광로 도면이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 용광로 조업 장치는 노정 가스 배출구(10), 풍구단(20), 연산부(30) TLC(Torpedo Ladle Car)무게 측정장치(40), 수재처리장치(50) 및 출력부(60)를 포함한다.

노정 가스 배출구(10)는 용광로(70)에서 원료들이 용선으로 환원되면서 슬래그를 제외한 기체 부산물인 노정 가스가 배출되는 장치로서, 배출되는 노정 가스에 포함된 질소, 산소, 수소, 이산화탄소, 일산화탄소 등의 양과 비율을 포함한 노정 가스 정보를 출력한다.

풍구단(20)은 용광로(70)의 약 1160℃의 열풍을 분당 6500Nm³ 이상으로 송풍하며, 산소취입 여부에 따라 분당 6500Nm³ ~ 7500Nm³로 송풍한다.

풍구단(20)은 용광로(70)에 장입되는 미분탄 조업 정보, 풍량, 산소부화, 조습, 미분탄을 통한 산소, 탄소 및 수분 등의 양과 비율을 포함한 송풍 정보를 출력한다.

TLC무게 측정장치(40)는 용광로(70)의 출선구(74)를 통해 배출되는 용선을 수입하는 래들(미도시)을 이동시키기 위한 TLC(미도시)의 무게를 조업 목적에 따라 일정한 간격으로 측정하여 제공할 수 있다.

수재처리장치(50)는 용광로(70)에서 부산물로 발생되는 슬래그에 물을 뿌려 작은 알갱이 형상의 수재 슬래그로 냉각시키는 장치로써 수재처리시 드럼모터(미도시)의 토크값을 통해 처리되는 수재 슬래그 배출량을 측정할 수 있다.

연산부(30)는 노정 가스 배출구(10)로부터 입력되는 노정 가스 정보 및 풍구단(20)로부터 입력되는 송풍 정보를 기반으로 용선생성량을 산출한다.

또한, 연산부(30)는 TLC무게 측정장치(40)로부터 입력되는 배출되는 용선의 무게 및 수재처리장치(40)로부터 입력되는 수재 슬래그의 배출량을 입력받아 용선 및 슬래그 배출량을 산출한다.

이와 같이 산출된 분당 용선 및 슬래그 생성량과 분당 용선 및 슬래그 배출량을 산출하여 적산되는 노저부의 용선 및 슬래그(78)의 잔존량에 가감하여 노저체적에 대비한 백분율로 저선레벨을 산출한다.

노저체적은 풍구(72) 높이에서 출선구(74) 높이를 뺀 저선레벨용 용적에서 노심코크스(76)의 용적을 뺀 값이다.

출력부(60)는 연산부(30)에서 산출된 분당 용선 및 슬래그 생성량, 분당 용선 및 슬래그 배출량을 비롯하여 저선레벨을 출력하여 상위장치(미도시)에서 용광로 조업을 제어할 수 있도록 한다.

용광로 조업 방법

상기 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 용광로 조업 방법은 풍구단으로부터 송풍 정보를 입력 받는 단계(S10); 노정 가스 배출구로부터 노정 가스 정보를 입력받는 단계(S20); 상기 송풍 정보, 상기 미분탄 조업 정보 및 상기 노정 가스 정보를 기반으로 용선생성량을 산출하는 단계(S30); TLC 무게 측정장치로부터 TLC 무게 정보를 입력받는 단계(S40); 수재처리장치로부터 수재 슬래그 배출량을 입력 받는 단계(S50); 상기 TLC 무게 정보 및 상기 수재 슬래그 배출량을 기반으로 용선 및 슬래그 배출량을 산출하는 단계(S60); 상기 용선생성량 및 상기 용선 및 슬래그 배출량으로부터 저선레벨을 산출하는 단계(S70)를 포함할 수 있다.

풍구단으로부터 송풍 정보를 입력 받는 단계(S10)

풍구단(20)을 통해 용광로(70)로 장입되는 원소 중에는 공기, 산소부화, 습분(조습), 미분탄 등에 포함된 질소, 산소, 탄소, 수소가 포함된다. 공기 중의 산소 분자(O₂)는 미분탄 내 탄소 원소와 반응하여 일산화탄소(CO)로 환원된 다음, 용광로(70) 내에서 산화철과 반응하여 이산화탄소로 다시 산화된다. 습분(H2O)은 미분탄 내 탄소 원소와 반응하여 일산화탄소(CO) 및 수소 분자(H₂)로 환원되고, 이중 일산화탄소는 다시 용광로(70) 내에서 산화철과 반응하여 이산화탄소로 환원된다.

풍구단(20)은 풍량, 산소부화, 습분, 미분탄vm 입량을 포함한 풍구단 정보를 측정하여 출력하고, 연산부(30)는 상기 풍구단 정보를 입력 받는다. 구체적으로 풍구단 정보는 용광로로 장입되는 풍량, 산소부화량, 습분량, 미분탄 VM양을 포함할 수 있으며, 미분탄 VM의 장입량을 더 포함할 수 있다.

통상적으로 산소 취입여부에 따라 분당 6500Nm³ ~ 7500Nm³로 송풍된다. 노황에 따라 분당 6500Nm³ 이하로 송풍될 경우에는 비정상적인 풍량으로 생성되는 용선 및 슬래그의 양이 송풍량에 비례하여 감소하게 됨에 따라 편차가 발생할 수 있다.

노정 가스 배출구로부터 노정 가스 정보를 입력 받는 단계(S20)

노정 가스에는 산화철이 용광로(70) 내에서 풍구단(78)을 통해 장입된 일산화탄소(CO), 수소(H₂), 질소, 상기 일산화탄소 및 수소 중 산화철과 반응하여 생성되는 부산물인 이산화탄소(CO₂) 및 수분(H₂O)이 포함된다.

연산부(30)는 노정 가스에 포함된 CO, CO₂, H₂, N₂, H₂O 중에서 선택된 1개 이상의 함량을 포함한 노정 가스 정보를 노정 가수 배출구(10)로부터 입력 받는다.

미분탄 조업 정보 및 노정 가스 정보를 기반으로 용선생성량을 산출하는 단계(S30)

앞에서 입력된 노정 가스 정보와 풍구단 정보를 통해 용선생성량을 산출한다. 용선(Fe)은 Fe₃O₄로부터 생성된 용선과 Fe₂O₃로부터 생성된 용선으로 이루어지므로, 총 Fe생성량은 Fe₃O₄로부터 생성된 Fe과 Fe₂O₃ 로부터 생선된 Fe의 합과 같다.

산화철은 용광로(70) 내에서 풍구단(78)을 통해 장입된 일산화탄소(CO)와 수소(H₂)와 반응하여 각각 아래 식 1과 같이 철(Fe), 이산화탄소 및 수분으로 환원 및 산화된다.

(식 1)

M_xO_y + yCO -> xM + yCO₂

M_xO_y + yH₂ -> xM + yH₂O

상기 식 1에서 M은 금속 원소를 의미하며, 예를 들어 Fe일 수 있고, x 및 y는 각각 1 보다 높은 정수이다. 상기 식 1과 같이 산화철 Fe₃O₄ 및 Fe₂O₃는 용광로 내 일산화탄소 및 수소 분자와 반응하여 철(Fe)로 환원되어 용선으로 배출되고, 산화철 중에 포함된 산소는 이산화탄소 및 물 분자로 산화되어 노정 가스로 배출된다. 위 각각의 산화철의 환원을 식 1에 대입하면 식 2 및 3과 같다.

(식 2)

Fe₃O₄ + 4CO -> 3Fe + 4CO₂

Fe₃O₄ + 4H₂ -> 3Fe + 4H₂O

(식 3)

Fe₂O₃ + 3CO -> 2Fe + 3CO₂

Fe₂O₃ + 3H₂ -> 2Fe + 3H₂O

따라서, 철광석의 환원과정에서 생성된 물질 중의 산소 분자량을 통해 용광로 내에 생성된 용선생성량을 산출할 수 있다. 광석류의 환원에 따라 발생한 산소량 노정가스 내 포함된 전체 산소량에서 풍구단을 통해 용광로로 장입된 산소량, 슬래그 FeO 중 환원에 미사용된 산소량 및 용선 중에 포함된 Si, Mn, P 등의 물질을 용해하는 과정에서 발생된 산소량을 모두 뺀 값과 같다.

노정 가스에 포함된 전체 산소량은 노정 가스 중 일산화탄소, 이산화탄소 및 H₂O 분자의 양을 측정하거나 성분비 측정값과 노정가스 유량을 활용하여 각 성분의 유량을 구하고, 이로부터 산소량을 산출할 수 있다.

위 노정가스 내 산소량을 구하는 방법으로는, 예를 들어 노정 가스 내 질소, 이산화탄소, 일산화탄소의 함량을 통해 노정 가스 내 H₂O양을 구하고 다시 이산화탄소, 일산화탄소, H₂O 내 산소량을 합하는 방식으로 산출될 수 있다. 용광로 내 투입되는 질소는 공기 및 미분탄에 포함되며 모든 질소 분자는 노정 가스로 배출되므로, 용광로에 투입되는 질소 분자량과 노정 가스로 배출되는 질소 분자량이 동일하다. 따라서 용광로에 투입된 질소량을 노정 가스 내 질소 함유율로 나누면 전체 노정 가스의 총량을 산출할 수 있다.

노정 가스의 총량에서 일산화탄소, 이산화탄소 및 질소량을 뺀 나머지가 H₂O 분자량이므로, 이를 이산화탄소 및 일산화탄소 내 산소량과 합산하면 노정가스 내 산소량을 산출할 수 있다.

용광로로 장입된 산소량은 풍량(공기), 산소부화, 습분 및 미분탄 VM 중 산소량을 포함하며, 용광로로 장입된 공기, 산소부화, 습분 및 미분탄 VM 의 양은 풍구단에서 입력된 송풍 정보를 사용한다. 송풍 정보에 포함된 각각의 값에 산소분율 및 몰수변환계수를 대입하여 합함으로써 풍구단 산소 입량을 산출할 수 있다.

FeO 환원 시 사용된 산소량은 슬래그 중 FeO 함량으로부터 취득될 수 있다.

용선 중에 포함된 Si, Mn, P 등의 물질을 용해하는 과정에서 발생된 산소량은 용선생산량에 각 용선 성분 함량을 곱하는 방법으로 취득할 수 있다.

광석류 환원에 따라 발생한 산소량에 각각의 광석 산화물의 비율, 광석 산화물 중 금속량 대 산소량의 비율, 금속 분자의 질량 변환계수를 곱하면 각각의 광석 산화물로부터 생성된 용선생성량을 산출할 수 있고, 각 광석 산화물로부터 생성된 용선생성량을 모두 더하면 용광로 내 전체 용선 생성량을 산출할 수 있다. 예를 들어 Fe₂O₃로부터 생성된 용선량은 광석류 환원에 따라 발생한 산소량에 광석 산화물 중 Fe₂O₃의 비율, Fe/O 몰(mol)비인 2/3, 철의 질량변환 계수인 55.85(g/mol)을 곱함으로써 산출할 수 있다.

TLC 무게 측정장치로부터 TLC 무게 정보를 입력받는 단계(S40) 내지 상기 용선생성량 및 상기 용선배출량으로부터 저선레벨을 산출하는 단계(S70)

출선구(74)를 통해 배출되는 용선을 수입하여 이동시키는 TLC(미도시)의 무게를 TLC무게 측정장치(40)로부터 입력받는다. 이때 무게 변화에 의한 오차를 최소화하기 위해서 TLC무게 측정장치(40)로부터 실시간 또는 짧은 간격 예를 들어, 15초 간격으로 입력받을 수 있다. 입력된 TLC의 무게 정보를 통해 용선 및 괴재 슬래그 배출량을 산출한다.

수재처리장치(50)로부터 수재 슬래그 배출량을 입력받는다(S50). 이때 수재처리장치로부터 입력되는 수재 슬래그 배출량은 수재처리시 드럼모터의 토크값일 수 있다. 다만, 실질적으로 출하되는 수재 슬래그의 배출량과의 편차 발생을 최소화 하기 위해서 보정값을 적용하여 분당 용선 및 슬래그 배출량을 보정하는 방법이 사용될 수도 있다.

용선 및 괴재 슬래그 배출량과 수재 슬래그 배출량 합산하여 용선 및 슬래그 배출량을 산출한다(S60). 수재처리장치로부터 입력 받은 정보가 수재처리 시 드럼모터의 토크 값일 경우 이를 기반으로 수재슬래그의 배출량을 산출할 수 있다.

상기 분당 용선 및 슬래그 생성량과 분당 용선 및 슬래그 배출량을 산출하여 증감되는 용선 및 슬래그 양을 노저부에 잔존하는 용선생성량과 합산하여 저선레벨을 산출한다(S70). 저선레벨은 노저부의 용선 및 슬래그(78)의 잔존량을 노저체적에 대비한 백분율로 산출한다. 이때 노저체적은 풍구(72)의 높이에서 출선구(74)의 높이를 뺀 저선레벨용 용적에서 노심코크스(76)의 용적을 뺀 값이다. 이렇게 저선레벨은 출력되어 용광로 조업을 제어할 수 있도록 한다.

실시예

용광로 조업에 있어서, Fe₃O₄ 17.8 wt%, Fe₂O₃ 72.2 wt%, 나머지 인, 황 기타의 물질로 이루어진 철광석 산화물을 용광로 내로 장입하였다. 일일 장입량인 14,240 톤의 산화철을 약 120 등분하여 약 12분 간격으로 나누어 장입하였다.

풍구단의 풍량, 산소부화량, 습분 및 미분탄 취입량을 측정하는 동시에, 용광로의 노정 가스 배출구에서 배출되는 노정 가스에 포함된 질소, 이산화탄소, 일산화탄소의 함량비, 용선 중 Si, Mn, P 등 불순물 용해시 발생하는 O량을 용선 성분 측정값을 기반으로 계산하고, 이를 기반으로 아래 식 4 내지 식 15와 같이 풍구단 질소 취입량(mol_N/min), 노정가스 중 N₂ 함량, 풍구단 산소 입량, 풍구단 수소 입량, 노정가스 중 H₂O량, 노정 가스 중 O 몰수, 광석류 환원에 따라 발생한 산소량 내지 Fe₃O₄ 및 Fe₂O₃의 환원에 따라 생성된 용선량, 전체 용선 생성량을 산출하였다.

(식 4)

풍구단 질소 입량 (mol_N/min) = 풍량 * 질소분율(%) * 몰수변환계수

(식 5)

노정가스 중 N₂ 함량 (%) = 100 - 노정가스_CO함량 - 노정가스_CO₂함량 - 노정가스_H₂함량

(식 6)

풍구단 산소 입량 (mol_O/min) = 풍량 * 산소분율 * 몰수변환계수 + 산소부화율 * 몰수변환계수 + 습분 * 몰수변환계수 + 미분탄 취입량 * 미분탄 산소 함량 * 몰수변환계수

(식 7)

풍구단 수소 입량 (mol_H/min) = 습분취입량 * 몰수변환계수 + 미분탄취입량 * 미분탄_수소_함량 * 몰수변환계수

(식8 )

노정 중 H₂O량 (mol/min) = 풍구단 수소 입량 - 노정가스량 * 노정가스 수소 함량 (%) * 몰수변환계수

(식 9)

노정가스 중 O량 (mol/min) = 노정 CO가스 몰*O몰비 + 노정 CO₂가스 몰* O몰비+ 노정 H₂O * O몰비

(식 10)

광석류 환원에 따라 발생한 총 O량 (mol_O/min) = 노정가스 중 O량 - 송풍 중 O몰수 - FeO 환원 시 사용 O몰수 - 용선 중 Si, Mn, P 용해 시 발생 O몰수

(식 11)

Fe₃O₄ 환원에 따라 발생한 O량 (mol_O/min) = 광석류 환원에 따라 발생한 총 O량 * 광석 Fe산화물 중 Fe₃O₄비율

(식 12)

Fe₃O₄ 로부터 생성된 용선량 (t/min) = Fe₃O₄ 환원에 따라 발생한 O몰수 * Fe/O몰비 * 질량 변환 계수

(식 13)

Fe₂O₃ 환원에 따라 발생한 O량 (mol_O/min) = 광석류 환원에 따라 발생한 O몰수 * 광석 Fe산화물 중 Fe2O3 비율

(식 14)

Fe₂O₃ 로부터 생성된 용선량 (t/min) = Fe₂O₃ 환원에 따라 발생한 O몰수 * Fe/O몰비 * 질량 변환 계수

(식 15)

총 용선 생성량 (t/min) = (Fe₃O₄로부터 생성된 용선 톤수 + Fe₂O₃로부터 생성된 용선 톤수) * 선철보류계수

TLC 무게 측정장치로부터 TLC 무게 정보를 계측하고, 수재처리장치로부터 수재 슬래그 드럼모터 토크 값을 입력 받아 이를 기반으로 용선배출량을 산출하고, 용선생성량과 용선배출량을 기초로 저선레벨을 제어하면서 조업을 계속하고, 그 결과를 기록하였다.

위 식 4 내지 식 15를 사용하여 조업 중 임의의 시점에 산출된 용선 생성량은 6.4290 t/min으로 나타났으며, 1200 시간(50일) 동안 조업을 중단 없이 수행하였다.

비교예

실시예와 동일하게 용광로 조업을 수행하되, 용광로 내 장입 연원료 무게 측정값을 기반으로 용선생산속도를 계측하고, 조업 시작 후 1200 시간 후 저선레벨 오차 값의 누적으로 무게측정 장치 검교정을 위해 조업을 중단하고 검교정 시간을 기록하였다.

실시예 및 비교예에 따른 노정 무게 측정장치 검교정 빈도를 표 1과 같이 기록하였다.

조업 손실 시간은 전체 조업 시간 중 노정 무게 측정장치에 대한 검교정에 소요된 시간에 소요된 시간을 백분율로 나타낸 값이다.

	조업 시간 (hr)	총 검교정 시간(h)	조업 유지 시간(%)
실시예	1200	0	100
비교예	1200	10	99.1

비교예의 경우 1200 시간 조업을 기준으로 약 8 시간 시간 동안 오차 발생에 의한 노정 무게 측정장치 검교정이 수행되었으며, 해당 시간 동안 조업이 중단되었고, 이를 수치로 환산하면 약 1%의 조업 시간 손실이 있었다. 반면, 실시예의 경우 별도의 노정 무게 측정장치 검교정을 위한 조업 중단 없이 조업이 유지되었으며, 이를 상기 산출된 용선생성량(6.4290 t/min)에 대입하여 매 검교정 시간을 절약하여 생성될 수 있는 조업량을 비교해 보면 약 3,857.4 톤(= 6.429 t/min * 60min/h * 10 h)으로 나타났으며, 비교예와 같이 50일 마다 검교정이 필요하다고 가정했을 때 본 발명에 따라 증가될 것으로 예상되는 조업량은 연간 약 28,159 톤(= 3,857.4 t/50일 * 365일/1년)으로 추산된다.

이와 같이 본 발명에 의한 용광로 조업 방법에 의하면, 용광로에 장입되는 장입물 무게 측정값을 이용하지 아니하면서 풍구단 및 노정 가스 정보를 실시간으로 활용하여 생성되는 용선 및 슬래그의 생성량을 산출하고, 이를 활용하여 정확한 저선레벨을 산출함으로써 조업의 오차 발생을 줄이는 동시에 균일한 품질의 철강 제품을 보다 효율적으로 제조할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 상기 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예에서 사용된 계측값 보다 다양한 계측값을 활용하거나 수정하여 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims

풍구단으로부터 송풍 정보를 입력 받는 단계;
노정 가스 배출구로부터 노정 가스 정보를 입력받는 단계;
상기 송풍 정보 및 상기 노정 가스 정보를 기반으로 용선생성량을 산출하는 단계;
티엘씨(TLC) 무게 측정장치로부터 티엘씨(TLC) 무게 정보를 입력받는 단계;
수재처리장치로부터 수재 슬래그 배출량을 입력 받는 단계;
상기 티엘씨(TLC) 무게 정보 및 상기 수재 슬래그 배출량을 기반으로 용선 및 슬래그 배출량을 산출하는 단계; 및
상기 용선생성량 및 상기 용선 및 슬래그 배출량으로부터 저선레벨을 산출하는 단계를 포함하되,
상기 송풍 정보는 풍량, 산소부화량, 습분 및 미분탄 취입량을 포함하고,
상기 노정 가스 정보는 CO, CO₂, H₂,
상기 용선 생성량을 산출하는 단계는 아래 식 1 내지 12를 통해 산출하는 것인 용광로 조업 방법
[식 1]
풍구단 질소 입량 (mol_N/min) = 풍량 * 질소분율(%) * 몰수변환계수
[식 2]
노정가스 중 N₂ 함량 (%) = 100 - 노정가스_CO함량 - 노정가스_CO₂함량 - 노정가스_H₂함량
[식 3]
풍구단 산소 입량 (mol_O/min) = 풍량 * 산소분율 * 몰수변환계수 + 산소부화율 * 몰수변환계수 + 습분 * 몰수변환계수 + 미분탄 취입량 * 미분탄 산소 함량 * 몰수변환계수
[식 4]
풍구단 수소 입량 (mol_H/min) = 습분취입량 * 몰수변환계수 + 미분탄취입량 * 미분탄_수소_함량 * 몰수변환계수
[식 5]
노정가스 중 H₂O량 (mol/min) = 풍구단 수소 입량 - 노정가스량 * 노정가스 수소 함량 (%) * 몰수변환계수
[식 6]
노정가스 중 O량 (mol/min) = 노정 CO가스 몰 * O몰비 + 노정가스 CO₂ 몰* O몰비+ 노정 H₂O * O몰비
[식 7]
광석류 환원에 따라 발생한 총 O량 (mol_O/min) = 노정가스 중 O량 - 송풍 중 O몰수 - FeO 환원 시 사용 O몰수 - 용선 중 Si, Mn, P 용해 시 발생 O몰수
[식 8]
Fe₃O₄ 환원에 따라 발생한 O량 (mol_O/min) = 광석류 환원에 따라 발생한 총 O량 * 광석 Fe산화물 중 Fe₃O₄ 비율
[식 9]
Fe₃O₄ 로부터 생성된 용선량 (t/min) = Fe₃O₄ 환원에 따라 발생한 O몰수 * Fe/O몰비 * 질량 변환 계수
[식 10]
Fe₂O₃ 환원에 따라 발생한 O량 (mol_O/min) = 광석류 환원에 따라 발생한 O몰수 * 광석 Fe산화물 중 Fe₂O₃ 비율
[식 11]
Fe₂O₃ 로부터 생성된 용선량 (t/min) = Fe2O3 환원에 따라 발생한 O몰수 * Fe/O몰비 * 질량 변환 계수
[식 12]
총 용선 생성량 (t/min) = (Fe₃O₄로부터 생성된 용선 톤수 + Fe₂O₃로부터 생성된 용선 톤수) * 선철보류계수.
삭제
삭제