KR20010024536A - 용광로 조업방법 - Google Patents

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Abstract

용선을 제조하는 용광로의 조업방법은, 금속관으로 피복된 광 화이버를 준비하는 공정, 용광로의 출선구에서 배출된 용선흐름의 온도를 상기 금속관으로 피복된 광 화이버를 이용 측정하여 용선온도정보를 얻는 공정과 얻어진 용선온도정보에 근거하여 용광로의 로의 열을 제어하는 공정으로 이루어진다.
로의 열의 제어는 로의 열 추정모델을 이용하여 로의 열 레벨 및 로의 열추이를 추정함으로써 행하여진다.

Description

용광로 조업방법{METHOD OF OPERATING BLAST FURNACE}
용광로에 의한 용선(溶銑)의 제조에 있어서는, 로 정상에서 철원료인 철광석, 연료인 코스스 및 부 원료인 석회석등을 장입하여, 로의 하부 날개에서 열풍을 불어넣어 코크스를 연소시켜, 생성된 CO 주체의 환원성가스와 열 에너지에 의해 철광석을 환원한다. 이렇게 하여 철광석중의 철분은 용선(溶銑)의 주성분이 되고, 한편, 철광석중의 맥석이나 코크스중의 회분(灰分)은 석회석등와 같이 스러그가 되어, 각각 로의 하부의 출선구(出銑口) 및 출재구(出滓口)로 정기적으로 배출된다. 이와 같이 용광로의 로내에서는, 원료와 환원성 가스가 고온반응 프로세스에 의해 용선이 제조되기 때문에, 물질 수지 및 열수지 밸런스를 유지하면서 정상상태를 유지하는 것이 특히 중요하고, 노상태의 안정을 유지하는 것은 용광로 조업상 큰 바램이다.
이와 같이, 용광로의 로 상태의 안정을 유지하기 위해서는, 양호한 로의 열 제어를 행하는 것이 필수조건이다.
용광로의 로의 열은 로의 열레벨과 로의 추이로 나누어 로내 반응등의 로내 상황을 반영하는 정보로서 가장 중시되는 것의 하나이다. 그리고, 로의 열 레벨과 로의 열 추이는, 본래, 용선의 온도에 현저하게 나타난다. 따라서, 용선온도(溶銑溫度)를 정확히 또는 정밀도 좋게 시간 지연을 작게 하여 측정하고, 이 측정정보에 따라 로의 열을 제어하여, 용선온도를 목표로 하는 레벨에 정확히 정밀도 좋게 조절하는 것은, 용광로 조업의 안정화를 꾀한다 그래서 연료 원단위의 저감, 생산성의 향상 및 용선의 품질향상을 꾀하기 위해서는 지극히 중요하다.
이것에 대하여 종래, 용광로의 로의 열은 출선후의 용선온도로 로의 열 레벨을 평가하여, 용광로에 배치시킨 각종의 센서에서의 정보로 로의 열추이를 평가하여, 이것을 추론하여 왔다.
(1)로의 열레벨
일반적으로 용광로의 출선에서는 용선이 출선구에서 분출하고, 그리고 길이가 20m정도인 긴 출선홈통을 통해 스킨마로 유입한다. 종래, 용선온도의 측정 위치와 방법은, 스킨마로서 용선과 스러그를 비중차로서 스러그를 용선상에 부상 분리시킨 후에, 용선흐름의 온도를 측정하는 방법이 채용되고 있다. 그리고, 측정온도에는 이마존형 열전대온도계가 사용되고 있다. 그런데, 상기 출선홈통의 내면에는 부정형 내화물로 시공된 탕도(湯度)가 구축되어 있다. 따라서, 출선된 용선은 상기 출선홈통을 통과하는 도중에서 출선홈통에의 열전도와 대기에의 열방사와 발열(拔熱)에 의해 그 온도가 저하한다. 또한, 출선중의 출선구는 용선재에 의해 손모되어 그 구멍지름이 확대되기 때문에, 출선시간의 경과에 따라 출선속도가 변화한다.
이와 같이, 스킨마부에서 측정되는 용선온도는 출선홈통에서 용선에서의 발열(拔熱)과 출선속도(t/min)의 변화의 영향을 받아, 출선개시에서 종료까지의 사이에 크게 변화한다. 통상은 출선초기에는 낮고, 점차로 상승하여 출선말기에 최고온도에 달한다. 종래, 이 최고온도가 용선온도로 채용되어 왔다.
용광로에서는, 통상, 로내에서의 용선생성속도 보다도 출선속도의 쪽이 약간 빠르게 되도록 조업한다. 따라서, 소정의 출선구에서의 출선은 1회 당 3∼4시간 정도로 끝내어, 출선구를 폐쇄하고, 그리고 이후 용선을 생성하여 다시 해당 출선구 부근에 용선이 담길때까지 기다려 행한다. 단, 이 기다리고 있는 사이에, 다른 출선구를 개구하여 같은 방법으로 출선한다. 통상은, 로본체의 반대측에 있는 다른 출선구에서 같은 방법으로 1회 당 3∼4시간 정도의 시간에 걸쳐 출선을 한다. 상기 다른 출선구에서의 출선중에 상기 소정의 출선구에 마련된 출선홈통의 온도는 저하되기 때문에, 다음회의 출선시의 용선온도를 스킨마부에서 측정하면, 전회와 마찬가지로, 출선초기는 저온에서 말기에는 최고온도가 된다고 하는 추이에 다다른다. 그렇지만, 이렇게 하여 측정된 출선중의 용선온도의 추이는 일정하지 않아 뒤에 제11도에 도시한 바와 같이 그 온도추이는 출선(탭)마다 크게 변동한다.
제11도에, 종래법에 의한 용선온도의 측정결과 예를 나타낸다. 동도는, 최고온도의 실적이 1500∼1510℃이던 출선만을 수집한 것이고, 1회의 출선에서 8∼12회의 용선측온을 하고 있다. 이제부터 알 수 있는 바와 같이, 종래의 용선온도 측정방법에서는 최고온도가 같은 레벨에 속하는 경우와 같더라도, 제1회째의 측정온도에 큰 흐트러짐이 있고, 그리고, 초기에서 말기의 최고온도 도달 까지의 승온패턴이 일정하지 않았다. 따라서, 각 출선에 있어서, 제1회째의 온도측정치에서 최고온도를 추정하는 것이 곤란할 뿐만 아니라 제2회째 이후의 도중에서의 온도측정치에서 최고온도를 추정하는 것도 용이하지 않다.
또한, 부정형 내화물로 축조되고 있는 출선홈통의 탕도(湯度)는 출선재흐름에 의해 손모하기 때문에, 통상2∼3주간 마다 바꾼다. 이와 같은 출선홈통 보수후의 최초의 출선시에는, 용선홈통 현열(顯熱)이 작게 되어 있기 때문에, 용선에서 출선홈통에의 발열(拔熱)이 한층 크다. 이렇게 하여, 출선홈통 축조후 처음회의 출선시의 용선온도의 측정으로는 초기 측정치의 저하량이 더욱 커진다.
종래의 스킨마부 용선온도의 측정에 의하면, 출선개시에서의 경과시간과 함께 승선온도는 상승하여 말기에 최고온도가 된다고 하는 추이를 더듬지만, 상기 이유에 의해, 이 온도상승곡선은 출선때마다 크게 변동한다.
출선초기의 스킨마에서 용선온도는 로내의 용선온도에서의 저하가 크고, 또한 정밀도도 뒤떨어져 스킨마에서의 용선온도가 출선온도에 가까이로가 안정되는 데에는 꽤 시간이 걸린다. 더욱, 다수의 조업 데이터에 의하여 스킨마에서의 측정치를 보정하더라도 로내용선온도를 정확히 추정하는 것이 곤란하다. 또한 시간 늦음이 적은 상태에서 그것을 파악하는 것도 곤란하다.
상기 이유에 의해, 종래의 용선온도의 측정방법으로는 로의 열 레벨을 평가할 수 있는 용선온도의 빈도는 1회 당 소요시간 인 3∼4시간에 1점의 데이터가 얻어질 뿐이다. 따라서, 로의 열의 평가를 하는 수단으로서는 문제가 있다.
(2) 로의 열추이
각 출선마다 전술한 용선온도의 추이 패턴은 일정하지 않고, 패턴의 흐트러짐이 크고 또한, 스킨마부에서의 측정시각의 용선온도정보로서는 로의 열 추이를 추정하기 위해서는 시간 늦음이 따르므로 로의 열 제어 액션이 늦는다. 이와 같이, 종래의 측정방법에 의한 용선온도만의 정보로서는, 용광로 조업에 대한 액션이 늦기 때문에, 로의 상항에 따라 안정된 조업을 할 수 없다. 그래서, 이 액션의 늦음 방지를 위해서 통상, 각종 센서로 부터의 정보를 로의 열 추이의 추정에 활용하고 있다. 여기서, 센서의 대표예 로서, 용광로 날개구 근방에 묻어넣은 열전대로 된 날개구묻음 센서나 로정상 배기 가스센서등이 있다. 이것은, 날개구근방의 로본체의 온도나 로정상의 배기 가스의 성분조성을 측정하므로서 로의 열의 변화를 신속한 타이밍으로 검출하여, 로의 열의 추이를 시간 늦지 않게 측정하고져 하는 것이다.
이 날개구 묻음 센서로 측정된 온도(이하, 날개구묻움 온도라 한다)의 절대치는 용선온도에 비교하여 훨씬 낮지만, 다른 센서치와의 공동정보에 의해, 빠른 시기에 또한 연속적으로 로의 열정보를 얻을수있기 때문에, 로의 열추이를 추정하기 위해서 날개 구 묻음 센서는 불가결한 것이다. 또한, 센서의 종류에 따라 정도의 차는 있지만, 로의 열 레벨의 추정에도 유효하다고 한다.
제12도(a)에, A 탭, B 탭 및 C 탭으로 연속하는 3회의 출선기간중에 있어서 종래법에 의한 용선온도의 측정결과와 제12도(b)에 날개구 묻음이 온도의 측정결과와의 대응예를 나타낸다. 동도중, 날개구 묻음 온도곡선상에 P1, P2 및 P3.의 각 점이 나타나는 온도에 따라 로의 열 정보는, 용선온도측정곡선상에 있어서는, P1′,P2′및P3′의 각 점이 나타내는 온도에 따른 로의 열 정보에 대응하여 반영되어야 한다. 즉, 상승경향의 추이를 나타낸 날개구묻음 온도는 본래, 일정시간 경과후의 용선온도에 상승경향이 되어 나타나고 있고, 종래법에 의한 용선온도측정치의 반영에는 이와 같이 시간 늦음이 따른다고 하는 문제가 있다. 더구나, 종래 법에 의한 용선온도의 측정방법으로 얻어지는 온도곡선에서는, 통상은 각 탭의 말기가 되지 않으면 용선온도가 정확히 측정되지 않고, 중간시점의 측정온도는 항상 상승경향을 나타내기 때문에, 종래법에 의한 용선온도의 측정결과로서는 상승경향에 있는지 하강경향에 있는 지를 로의 열의 추이로 판단할 수는 없다.
그래서, 로의 열의 추이를 추정하는 수단으로서 종래는, 각종 로본체 센세에 의해 얻어진 온도정보를 채용하고 있다.
(3) 종래의 로의 열 제어방법
로의 열제어를 행하기 위해서는, 용선온도의 측정치 정보나 각종 센서치 정보와, 이들을 이용한 로의 열 추정모델과, /및 로의 열추정모델로 추정된 로의 열로부터 최적인 제어항목과 그 조작량을 정한 로의 열 보정모델이 필요하다.
종래 행하여지고 있는 로의 열 제어방법의 예를, 상기 제12도(a)와 제12도(b)에 나타낸 종래 법에 의한 용선온도의 측정결과와, 센서로서 날개 구 묻음 열전대를 사용한 날개구묻음 온도의 측정결과와의 대응예를 사용하여 설명한다. 단, 현시점은 B 탭의 종료시점에 있는 것으로 상정(想定)한다.
하기 방법에 의해, 로의 열의 열 레벨과 로의 열 추이를 결정하고, 각각이 속하는 순위를 구하여 로의 열을 추론하며, 이어서 액션보정룰에 의거하여 액선을 취한다.
① 현재의 로의 열 레벨을 다음과 같이 하여 결정한다. 과거의 조업실적 데이터에 의한 각종의 센서에 따라 계측정보, 예컨대, 날개구묻임 온도나 로정상 배기 가스분석치와, 해당 탭에 있어서의 스킨마부에서의 용선온도측정치의 최대치와의 상관관계를, 통계적 수법, 예컨대 멤버쉽 함수를 사용하여 구해둔다. 이 상관관계에 의해, 각 센서치가 주어지면 용선의 최고온도 즉, 각 로의 열 레벨이 추정된다. 그래서, 센서치와 로의 열 레벨과의 상관관계에 의거하여, 이번회에 얻어진각각 센서치를 사용하여 각각 대응하는 로의 열 레벨을 추정한다. 예컨대, 날개구묻임 센서에 관하여는, 제12도(b)의 P1 점의 시점에 있어서 센서치에서 로의 열 레벨을 추정한다.
같은 방법으로, 과거의 조업실적 데이터에 의해 탭의 제1회째 및 탭의 중간시점에 측정된 스킨마부에서의 용선온도측정치와 해당 탭의 최고용선온도와의 상관관계를 미리 구하여 둔다. 이 관계를 사용하여, 이번회 측정된 용선온도 예컨대 제12도(a)의 P1점의 시점에 있어서의 용선온도의 측정치에서 로의 열 레벨을 추정한다.
이상과 같이 추정된 각 로의 열 레벨에 대하여, 소정의 무게붙임을 하고, 이렇게 하여 얻어진 값을 현재의 로의 열 레벨로 간주한다. 그리고, 로의 열 레벨의 목표치가 속하는 온도구분을 중앙으로 하여 몇 개의 순위를 미리 마련해 놓고, 현재의 로의 열 레벨이 어떤 순위에 속하는가를 구한다.
② 현재의 로의 열 추이는 다음과 같이 하여 결정한다. 각 센서안의 날개구묻임 센서에 관하여는, 제12도(b)의 Q1 점에서 Q2 점까지의 온도의 기울기를 통계적 수법으로 구한다. 같은 방식으로 다른 센서에 관해서도 이것에 준하여 온도의 기울기를 구한다. 그리고, 각 센서 마다 미리 정해진 무게붙임을 하여, 로의 열 추이를 추정한다. 로의 열 추이는, 기울기가 0의 기울기 구분을 중앙으로해서 몇 개의 순위를 미리 마련해 두어 현재의 기울기가 어떤 순위에 속하는가를 구한다.
③ 상기 ① 및 ②로 구하여진 로의 열의 레벨 순위 및 추이순위를 사용하여, 미리 정해진 로의 열의 레벨 순위와 추이 순위와의 매트릭스(즉, 액션 매트릭스)상에 해당하는 위치를 구하여, 현재의 로의 열을 추론한다.
④ 이어서, 상기에서 추론된 현재의 로의 열에 대한 보정을, 현재의 로의 열이 액션 매트릭스의 어떤 위치에 해당하는가에 따라 행한다. 액션은 미리 정한 로의 열 보정모델로부터 얻어진 액션보정 룰에 근거하여 행한다. 액션 보정 룰은 전문가의 경험칙을 주체로 구성되어 있고, 일의적으로 정할 수는 없다. 액션 보정의 조업요인으로서는, 날개구 송풍중의 증기 불어 넣는 량이 대표적이고, 액션량은 해당 용광로에 있어서의 고유의 조업조건, 특히 사용원료및 원료장입조건등에 의해 변하여, 일의적으로는 정하여 지지 않는다.
수정된 로의 열 추정모델로서, 예컨대 일본 특공평 7-26127호공보에는, 용선온도측정치 및 센서치 정보로부터, 로의 열 레벨 및 로의 열 추이를 추정하는 방법에 서 확신도를 도입하여, 용선온도로 추정되는 로의 열 레벨 또는 로의 열 추이와, 센서치 정보와, 확신도를 3 축으로 한 3차원 함수를 사용하여 추론하는 방법이 개시되어 있다.
그렇지만, 종래의 용광로 로의 열 제어에 있어서는 다음의 문제가 있다.
용선온도를 스킨마부에서 측정하고 있기 때문에, 전술한 이유에 의해, 정확한 로의 열 레벨로서는 탭말기에 나타나는 용선최고온도를 채용하지 않으면 안된다. 즉, 각 탭의 말기가 되지 않으면 정확한 용선온도를 모르기 때문에 3∼4시간 정도로 1회씩 신뢰성이 높은 로의 열 레벨 데이터를 입수할 수 없다. 따라서, 로의열 레벨의 추정정밀도가 저하된다.
더욱이 탭 중간 시기의 용선온도측정기가 신뢰성이 낮기 때문에, 로의 열 추이를 보정하기 위한 데이터로서 사용할 수가 없다. 또한, 로의 열 레벨 추정용의 신뢰성이 높은 데이터의 입수빈도가 적기 때문에, 로의 열 추이를 보정하기 위한 데이터로서는 시간 늦음이 커진다. 따라서, 로의 열 추이를 보정하기 위한 데이터로서도 종래의 용선온도측정치의 변동을 사용할 수는 없다.
한편, 용광로 조업에 있어서 종래 사용하고 있는 로의 열 제어를 목적으로 한 각종의 센서치, 예컨대, 날개구 묻임 온도, 로 정상 가스분석치 및 다수개소의 샤프트 온도등으로는 예컨대, 날개구묻임 온도에 관하여는 전술한 바와 같이 로의 열 레벨로서도 역시, 로의 열 추이로서도, 상기 최고 용선 온도정보 보다도 우수한 신뢰성이 있는 정보를 얻을 수없다.
[발명의 개시]
본 발명의 목적은, 로의 상태의 안정화를 촉진하여 용선제조 코스트를 내림과 동시에, 저 실리콘 용선으로 안정시켜 제조하는 것이 가능한 용광로 조업방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 이하로 되는 용선을 제조하는 용광로의 조업방법을 제공한다.
금속관으로 피복된 광 화이버를 준비 ;
용광로의 출선구에서 배출된 용선흐름의 온도를 상기 금속관으로 피복된 광 화이버를 사용 측정하여, 용선온도정보를 획득 ;
얻어진 용선온도정보에 따라 용광로의 로의 열을 제어한다.
상기 용선흐름은 출선구에서 출선홈통으로 낙하할 때 까지의 사이에 있는 분출 흐름인 것이 바람직하다. 상기 용광로에서 제조되는 용선(溶銑)은 실리콘 함유량이 낮은 용선(溶銑)인것이 바람직하다.
상기 용선흐름은 출선구에서 출선홈통에 낙하하기 까지 사이에 있는 분출흐름인것이 바람직하다. 상기 로의 열을 제어하는 공정은, 로의 열을 제어하여 실리콘 함유량이 0. 3wt. % 이하 인 용선을 제조하는 공정으로 구성하더라도 좋다. 또한, 상기 로의 열을 제어하는 공정은, 로의 열을 제어하여, 연료비를 저감시키는 공정으로 구성하더라도 좋다.
첫째로, 로의 열을 제어하는 공정은 이하의 공정으로 구성하더라도 좋다 : 스킨마로 용선온도를 측정하는 경우의 관리목표 온도(T2)보다도 낮은 관리목표 온도(T1)를 설정하는 공정;
이 관리목표 온도(T1)에 대하여 (T1-a)에서 (T1+a)의 관리온도 범위를 설정하는 공정;
이 관리온도범위가 되도록 조업액션을 취하는 공정.
둘째로 로의 열을 제어하는 공정은 이하의 공정으로 구성하더라도 좋다:
스킨마로 용선온도를 측정하는 경우의 관리목표 온도(T2)보다도 낮은 관리목표 온도(T1)를 설정하는 공정;
스킨마로 용선온도를 측정하는 경우의 관리온도 폭(±b)보다도 좁은 관리온도 폭(±a)을 설정하는 공정;
(T1一a)에서 (T1+a)의 관리온도 범위가 되도록 조업액션을 취하는 공정.
상기의 용광로 조업방법은 더욱이 얻어진 용선온도정보에 따라 용광로의 로의 심의 활성도를 검지하는 공정을 가져도 좋다.
용광로의 로의 심의 활성도를 검지하는 공정은, 이하의 공정으로 된다:
출선초기용선온도(Ts)와 이 출선초기를 제외한 출선기간중의 최저용선온도(T min)와 비교하여, △ T = Ts - Tmin 을 구하는 공정;
상기 비교공정을 적어도 2 탭이상 계속하는 공정;과
△ T의 추이에서 로의 심의 상태를 추정하는 공정.
상기의 용광로 조업방법은, 다시, 얻어진 용선온도정보에 따라 미분탄 불어넣는 량을 제어하는 공정을 가져도 좋다.
상기의 용광로 조업방법에 있어서는, 이하에서 말하는 것과 같은 로의 열제어방법으로부터 선택된 하나의 로의 열제어방법이 바람직하다.
첫째, 로의 열제어방법은 이하의 공정으로 이루어진다:
용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열 추정모델을 제공하는 공정;
얻어진 용선온도정보에 따라 상기 로의 열 추정모델을 사용하여, 로의 열 레벨및 로의 열추이를 추정하고, 추정결과를 얻는 공정;과
상기 추정결과에 따라, 용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 용광로의 조업요인의 보정처치를 취하여 용선온도를 제어하는 공정.
둘째의 로의 열 제어방법은 이하의 공정으로 된다:
용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열 추정모델을 제공하는 공정;
얻어진 용선온도정보에 따라, 상기 로의 열 추정모델을 이용하여 로의 열 레벨 및 로의 열 추이를 추정하여, 추정결과를 얻는 공정;
이 추정결과를 표시수단에 표시하는 공정;과
표시된 추정결과에 따라 용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 용광로의 조업요인의 보정처치를 취해 용선온도를 제어하는 공정.
셋째의 로의 열 제어방법은 인공지능 시스템을 이용하여 자동적으로 용광로의 조업요인의 보정처치를 취해, 용선온도를 제어하는 것으로 된다.
상기 인공지능 시스템은 이하의 공정을 가진다:
용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열 추정모델을 제공하는 공정;
얻어진 용선온도정보에 따라 상기 로의 열 추정모델을 이용하여 로의 열 레벨및 로의 열추이를 추정하여, 추정결과를 얻는 공정;
용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열 보정모델을 제공하는 공정;
상기 추정결과에 따라 상기 로의 열 보정모델을 이용하여, 용광로의 조업요인의 보정처치을 행하는 공정.
넷째의 로의 열 제어방법은 이하의 공정으로 이루어진다:
용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열 추정모델을 제공하는 공정;
얻어진 용선온도정보에 따라 상기 로의 열 추정모델을 이용하여, 로의 열 레벨 및 로의 열 추이를 추정하는 공정;과
이 추정된 로의 열이 정상상태에 있는지 비정상상태에 있는지를 판정하는 공정;
이 로의 열에 관한 판정결과에 따라 용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 용광로의 조업요인의 보정처치를 취해 용선온도를 제어하는 공정.
다섯째의 로의 열 제어방법은 이하의 공정으로 이루어진다:
용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열 추정모델을 제공하는 공정;
얻어진 용선온도정보에 따라 상기 로의 열 추정모델을 이용하여, 로의 열 레벨및 로의 열 추이를 추정하는 공정;과
이 추정된 로의 열이 정상상태에 있는지 비 정상상태에 있는지를 판정하는 공정;
이 로의 열에 관한 판정결과를 표시수단으로 표시하는 공정;
표시된 판정결과에 따라 용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 용광로의 조업요인의 보정처치를 취해 용선온도를 제어하는 공정.
여섯째, 로의 열 제어방법은 인공지능 시스템을 이용하여 자동적으로 용광로의 조업요인의 보정처치를 취해 용선온도를 제어하는 것으로 이루어진다.
상기 인공지능 시스템은 이하의 공정을 가진다: 용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열 추정모델을 제공하는 공정;
얻어진 용선온도정보에 따라 상기 로의 열 추정모델을 이용하여 로의 열 레벨 및 로의 열 추이를 추정하는 공정;
이 추정된 로의 열이 정상상태에 있는지 비 정상상태에 있는지 판정하는 공정;
용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열 보정모델을 제공하는 공정;
상기 판정결과에 따라 상기 로의 열 보정모델을 사용하여, 용광로의 조업요인의 보정처치을 행하는 공정.
본 발명은, 용광로 조업방법에 관한 것이다. 특히, 용광로의 로의열 제어방법에 관한 것이다.
제1도는, 최선의 형태1로 사용하는 금속관으로 피복된 광 화이버의 구조예를 나타내는 횡단면도.
제2도는, 최선의 형태1로 사용하는 측온장치(測溫裝置)의 구성예를 나타내는 개요도.
제3도는, 최선의 형태1로 로심활성상태의 판정을 하는 경우의 예를 설명하는 용선온도(溶銑溫度)의 추이 개념도.
제4도는, 최선의 형태1로 로심 불활성상태의 판정을 하는 경우의 예를 설명하는 용선온도의 추이의 개념도.
제5도는, 최선의 형태1에 있어서의 용선온도의 측정치, 용선중 Si농도, 와 열풍중의 습분(濕分)첨가량의 경시변화(輕時變化)를 나타내는 도,
제6도는, 최선의 형태2에 의한 로의 열제어의 플로우 챠트,
제7도는, 최선의 형태2의 방법으로 측정한 용선온도 및 날개구묻임 온도의 측정결과의 예,
제8도는, 최선의 형태2에 있어서의 용선온도의 측정치, 용선중 Si농도, 및 열풍중 습분(濕分)의 첨가량의 경시변화(經時變化)를 나타내는 그래프.
제9도는, 종래 법에 있어서의 용선온도의 측정치, 용선중 Si농도, 및 열풍중습분의 첨가량의 경시변화를 나타내는 그래프,
제10도는, 출선초기와 후기 이후로서 층별로된 경우의, 최선의 형태2에 있어서의 용선온도의 측정치와 종래 법에 있어서의 용선온도의 측정치와의 대응관계를 나타내는 그래프,
제11도는, 종래 법에 의한 용선온도측정치의 추이를 나타내는 그래프,
제12도는, 종래 법에 의한 연속3회의 출선기간중에 있어서의 용선온도와 날개구묻임 온도와의 측정결과의 대응예를 나타내는 그래프.
제13도는, 최선의 형태3의 방법에 의한 로의 열 제어의 플로우 챠트.
제14도는, 최선의 형태3의 방법으로 측정한 용선온도 및 날개구묻임 온도의 측정결과의 예.
제15도는, 최선의 형태3에 있어서 로의 열이 정상상태인 경우의 보정 액션방법 설명하는 플로도.
제16도는, 최선의 형태3에 있어서 로의 열이 비정상상태인 경우의 보정액션방법을 설명하는 플로도.
제17도는, 최선의 형태3에 있어서의 용선온도의 측정치, 용선중 Si농도, 및 열풍중습분의 첨가량의 경시변화를 나타내는 그래프.
제18도는, 종래 법에 있어서의 용선온도의 측정치, 용선중 Si농도, 및 열풍중습분의 첨가량의 경시변화를 나타내는 그래프.
제19도는, 최선의 형태3에 의해 로의 열을 제어한 경우에 검출한 로의 열의 이상상태를 나타내는 용선온도의 이상 저온예를 게시하는 그래프이다.
[발명을 실시하기위한 최선의 형태]
[최선의 형태1]
본 발명자등은 이하를 실시하므로서 로의 상태 안정화를 달성할 수가 있다는 것을 알게 되었다. (a)광 화이버를 금속관으로 보강하여 강성을 갖게 하고, 피측정용선류의 상태에 따라 와이어 모양의 광 센서유닛을 설계하는 것.
(b)이 와이어 모양의 광 센서유닛을 사용하여 용선온도를 측정하는 것.
(c)측정된 온도정보에 따라 로의 열 지배인자를 제어하는 것.
최선의 형태1은, 전술한 것에서 알아낸 것에 근거한 것이다.
최선의 형태1의 용선를 제조하는 용광로의 조업방법은 이하 로 이루어진다:
금속관으로 피복된 광화이버를 준비하고 ;
용광로의 출선구에서 배출된 용선흐름의 온도를 상기 금속관으로 피복된 광 화이버를 사용하여 측정하여, 용선온도정보를 획득하며;
얻어진 용선온도정보에 따라 용광로의 로의 열을 제어한다.
상기 용선흐름은 출선구에서 출선홈통에 낙하하기 까지 사이에 있는 분출흐름인 것이 바람직하다. 상기 용광로로 제조되는 용선은, 실리콘함유량이 낮은 용선인것이 바람직하다. 저실리콘 용선으로는 용선중의 Si 농도가 0. 30wt% 이하의 용선이다.
(1)용선온도의 측정방법
용광로 출선구에서 분출하는 용선흐름에 광 화이버제의 온도센서를 삽입하여, 광화이버로 부터의 빛신호를 받아, 광에너지와 그 파장분포에서 방사온도계로 용선흐름의 온도를 측정한다. 온도측정은 센서가 용선흐름에 삽입하고 있는 사이 연속적으로 행하는 온도기록계로 기록한다. 이렇게 하여 측정된 용선흐름의 온도는, 로내의 용선온도에 근사한 값이 얻어진다. 따라서, 본 발명에 있어서는, 로내의 용선온도를 아는 방법으로서 상기의 방법을 채용한다. 용광로로 부터의 출선기간중, 상기 방법에 의하여 용선온도를 측정한다. 측정은 1회 당, 예컨대10∼20초정도 연속하고 출선기간중 수회의 온도측정을 한다. 광 화이버센서에 의해,1회 당10∼20초 연속하여 온도측정하면, 용선온도를 명확히 판정할 수 있다.
다음에, 전술한 출선구에서 분출용선흐름의 온도 측정방법에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
제1도는, 최선의 형태1에서 사용하는 금속관으로서 피복된 광 화이버의 구조예를 나타내는 개략 횡단면도 이다. 제1도에 있어서 7은 광 화이버, 8은 금속제 내관(內管), 그리고 9는 금속제 외관(外管)이다. 광 화이버(7)는 금속제내관(8) 및 금속제외관(9)으로서 외측을 피복하고 있다. 이와 같은 이중구조의 와이어 모양의 광센서유닛(6)을 구성하고 있다. 이와 같이 광화이버(7)를 금속제관으로 피복하므로서, 광화이버(7)가 용선흐름의 고온하에서 동압(動壓)에 의해 꺾이지 않도록 함과 동시에, 고온환경에서의 용융 손모속도를 저하시킨다.
제2도는, 이 발명의 실시에 사용하는 온도측정장치의 구성예를 나타내는 개요도이다. 제2도에 있어서,1은 용광로출선, 2는 용선흐름, 3은 방사온도계, 그리고 10은 광 센서유닛을 내보내는 기구이다.
용광로출선구(1)로부터분출하는 용선흐름(2)에 대하여, 광 센서유닛(6)을 삽입한다. 여기서, 광 센서유닛(6)은 제1도로 설명한 구조의 것이다. 광센서유닛(6)은 용선흐름(2)에 의해 감모(減耗)하기 때문에, 공급원으로서 회전드름(11)에 감기고 있고, 온도측정중 요소의 공급속도로 내보낸다. 광 센서유닛(6)의 송출은 핀치롤(12)에 의해 속도제어장치(13) 및 송출 속도검출기(14)로 그 공급속도를 조절하여 송출기구(10)로 행한다. 한편, 광 센서유닛(6)을 용선흐름(2) 내부에 정확히 삽입하기 위한 기구 및 광센서 유닛(6)이 용선흐름(2)으로부터 튕겨 나가지 않도록 이것을 유지하기 위한 기구가 마련되어 있다. 즉, 광 센서유닛(6)은, 용선흐름(2)에 삽입되기 직전까지 가이드 파이프(15)의 속을 미끄러지듯이 공급된다. 가이드 파이프(15)는 선단 가이드(16) 및 지지틀(17)에 고정되어 있다. 광 센서유닛(6)의 선단을 용선흐름(2) 내부로 명중시키기 위해 선단 가이드(15)의 유지위치를 구동장치(18), 구동제어장치(19)및 물체검출장치(20), 및 지지틀(17)로 위치 결정하여, 유도한다.
이렇게 하여, 광 센서유닛(6)의 선단이 용선흐름(2)중에 삽입되면, 광 화이버(7)의 앞단에서 용선흐름(2) 중의 방사광이 입사하고, 기타 단(端)에 접속된 회전식 광 커넥터를 지나서 방사온도계(3)에 도달하여, 여기서 온도로 변환되어, 온도기록계(21)에 용선흐름(2)의 온도가 기록된다. 이렇게 하여, 용선온도를 거의 시간 지연없이, 더구나 정확 또한 정밀도 좋게 측정할 수가 있다. 종래의 스킨마로의 용선온도측정으로는 안정된 측정온도결과가 나타나기까지는 출선개시후 수십분을 요구하고 있었지만, 상기의 방법에 의해 출선흐름으로 온도측정하면 10·20초 정도에서 정확하게 온도를 알 수 있다.
(2)용광로조업에 이용-1
용광로 조업에의 이용의 제1은, 정상조업시에 있어서 용선온도의 관리기준온도를 내리는 것이다.
출선기간중에 1개의 용선온도의 측정치가 얻어질 때에, 로의 열 지배인자의 설정조건이 수정된다. 여기서,1개의 용선온도의 측정치를 얻기 위해서는 약 3-4시간의 1회의 출선기간중에 5-8회 정도의 온도의 측정이 행하여 진다. 1회의 측정으로 10-20초간정도 연속온도측정하여 1개의 측정치가 얻어진다. 용선온도의 관리기준은 용광로 조업에 있어서의 중요 관리항목 이다. 그래서, 우선, 정상조업때의 용선온도의 관리 목표치를 정하고, 이 목표치를 중심으로 상하로 소정의 온도폭을 마련하여, 용선온도의 관리범위로 한다. 또, 용선온도가 이상 저온이라고 판단되는 이상 저온판정의 하한 관리치(이후, 본 명세서에서는 "이상관리 하한치"라함)는 상기의 정상 조업때의 용선온도관리범위의 하한치와는 구별하여, 별도, 이것 보다도 낮은 온도영역에서 정해진다. 종래의 스킨마로의 용선온도측정방법에 의한 경우에는, 일반적으로 용광로 조업에 있어서 용선온도의 관리목표치를 예를 들면 1520℃로 정하고, 1520±15℃를 온도관리 범위로 한다. 이것에 대하여, 최선의 형태1에 있어서는, 온도관리의 목표치를 종래보다도 예컨대 25℃낮게 또는 관리온도폭을 15℃에서 10℃로 좁혀 1495±10℃를 관리온도 범위로 설정한다. 이와 같이, 용선온도의 관리목표치는, 용광로의 안정조업이 가능한 범위에 있어서 될 수 있는 한 낮추어 설정하여, 그래서 관리범위 폭도 좁게 한다. 따라서 연료비 저감상 유리하다. 설정된 용선온도의 관리범위를 Ta∼Tb℃(Ta＜ Tb)로 하여 최선의 형태1의 방법에 의해 얻어진 용선온도의 측정치Tm℃와 비교한다. 관리범위의 상한치및 하한치와, 측정치와의 편차를 각각 구하여, 그것을 사용하여 로의 열 지배인자에 대한 조업조건을, 용선온도의 관리범위내에서 이행되도록 수정한다. 주된 로의 열 지배인자로서는, 이하에 나타나난 것이 있다.
① 날개구로부터 불어넣는 열풍중의 습분,
② 날개구로부 터 불어넣는 열풍의 온도,
③ PCI 비(미분탄 불어넣는 비율),
④ 코크스비(장입 코크스비).
상기의 로의 열 지배인자중에서 현시점 또는 금후에 로내 상황의 추정과 더불어 용광로 조업조건을 고려한 수정인자가 선정되어, 그 수정량이 정해진다.
그리고, 로의 열 레벨에 대한 수정량은, 별도의 시험 및 / 또는 조업 경험치등으에서 정해진 테이블에 의해 행하여 진다. 예컨대, Tmく Ta의 경우, 즉, 용선온도Tm℃가 목표 온도범위 Ta∼ Tb℃보다도 낮은 경우에는, 열풍중에 습분첨가량의 저감, 열풍온도의 상승, PC 비의 증가, 및 코크스비의 증가 액션의 중에서 적당한 액션대상조작인자를 선정한다. Tm＞ Tb의 경우는, 상기 경우와 반대 방향의 수정액션을 잡는다.
여기서, 로의 열 지배인자 및 그 수정량의 결정은, "로의 열 레벨"과 "로의 열 추이"의 양 요소를 고려한 판정기준에 의해 행하는 것이 바람직하다. 즉, 로의 열 지배인자가 수정액션일때에는 로의 열 레벨에 대한 판단에 더하여, 로의 열의 상승·하강 경향을 나타내는 로의 열 추이를 감안한 판단을 더하여, 로의 열 상황을 종합적으로 판단하여 행한다. 로의 열 추이는, 용광로 로체의 적소에 세트한 센서, 즉 로체 센서에의한 온도측정치나 로의 정상 배기 가스의 성분조성이나 유량등의 정보와, 용선온도정보로서 추정한다. 그리고, 로의 열 레벨과 마찬가지로 조업시의 데이터 해석이나 조업 경험등을 기초로 작성한 수정기준을 짜 넣는다. 여기서, 로체 센서로서는, 용광로 조업에 있어서 로의 열 제어등 때문에 종래 사용되어 오던 것으로서, 용광로 로체 각처에 설정된 로체센서, 예컨대, 날개구묻임 온도센서, 샤프트부로벽 온도센서 혹은 로의 정상가스온도 센서등을 가리킨다.
이와 같이, 로의 열지배인자, 그 수정방향및 수정량의 결정은, 로의 열 레벨과 로의 열 추이의 양쪽의 요소를 받아드리어 수정 액션 테이블을 정하고, 이것을 근거하여 로의 열 수정 액션을 취한다.
이렇게하여 수정된 로의 열은, 다시, 수정액션후의 용선온도정보 및 로체 센서에 의한 계측정보에 따라, 로의 열지배인자의 조업조건에 대한 수정액션을 계속하므로서 제어할 수가 있다. 전술한 방법에 의해, 용선온도의 측정치가 종래보다도 저온의 관리범위내에 들어 가도록 제어하므로서 이하의 것이 가능하다.
(a)용선중의 Si 농도를 낮게 억제하여, 소위 저 실리콘 용선을 제조한다.
(b)연료비를 저감시킨 저 연료비 조업을 한다.
(a)저 실리콘용선의 제조용선중 실리콘 농도는 온도에 의존하고, 용선온도가 낮을수록 하기의 반응이 진행하여, 용선중의 실리콘 농도는 낮게 된다.
(Si O2)+2〔C〕→〔Si〕+ 2CO
Si O+〔C〕→〔Si〕+ CO
예컨대, 용선중의 실리콘농도를 0. 15-0. 20wt. %의 범위내로 제어하는 경우에는, 용선온도을 1495±10℃의 범위내에 제어하는것이 바람직하다. 이와 같은 온도범위로 용선을 유지하기위해서, 로의 열레벨 및 로의 열추이에 대한 적절한 수정액션을 행한다. 즉, 전술한 액션테이블에 근거하여, 용선온도의 측정결과 및 로체 센서에 의한 계측결과를 사용하여, 로의 열 지배인자인 열풍중의 습분첨가중, 열풍온도, PCI 비 및 코크스비를 조정한다.
또한, 저실리콘용선제조의 조업을 안정하여 행할 수 있기 때문에, 로외 정련시의 탈규(脫珪) 탈인공정의 부하가 경감된다. 따라서, 용광로장입광석으로서 염가인 고(高) 인광석을 사용하는 것도 가능해진다.
(b)저 연료비 조업 다음에, 광 화이버센서에 의하여 용선흐름의 온도를 측정하는 것에 의해, 정상조업시에 용선온도의 관리목표치를 종래보다도 저하시켜, 예컨대, 종래의 1520℃에서 1490℃정도로 저하시킴에 따라 용광로 조업에 있어서의 연료비를 저감시키는 방법을 설명한다.
종래의 스킨마에 있어 용선온도를 측정하는 방법으로서는, 출선초기단계에는 외적인자, 즉, 홈통을 통과하는 도중에서 출선홈통에의 열전도와 대기에의 열방사에 의한 발열(拔熱)의 영향에 따라, 용선온도의 측정결과 판단을 위한 기준으로서는 결함이 있다. 그 때문에 로의 열액션이 늦는 경향이 있어 탭 간에서의 열 변동이 커진다. 따라서, 종래는 로냉에 의한 조업의 이상발생을 피하기위해, 보통 정상인 조업에 있어서도 용선온도의 관리목표치를 높게 설정하고 있었다. 이것에 대하여, 최선의 형태1에 있어서는, 출선구에서 분출직후의 용선온도를 광 화이버로 측정하기 때문에 외적인자의 영향을 받기 어렵다. 그 때문에 항상 정확한 로의 열이 신속히 파악되기 때문에, 통상조업시의 용선온도관리범위의 하한치를 종래보다도 낮게 설정한다. 예컨대, 용선온도의 관리범위의 하한치를, 종래의 스킨마에서 용출온도측정시와 비교하여 30-35℃정도 저하시켜 조업한다. 이 경우의 로의 열 제어방법도 전술한 액션 테이블을 사용한다.
(3)용광로 조업의 이용-2
용광로 조업방법 이용의 제2는, 로심의 불활성화를 빠른 시기에 감지하는 것이다. 상술한 바와 같이, 로심이 불활성이 되면 로의 상태가 악화된다. 따라서, 빠른 시기에 로심불활성을 검지할 필요가 있다. 이 최선의 형태1에서는 출선구에서 배출된 용선의 온도를 광 화이버를 이용하여 직접 빠르게 측정함으로서 로심 불활성이 발생하는 것을 판정할 수 있다는 것을 찾아 내었다. 즉, 로심이 활성인 경우에는, 통액성(通液性) 통풍성이 확보되어, 정상인 열교환이 행하여 지는데 대하여, 로심이 불활성인 경우에는, 상술한 바와 같이 로심부에서의 용선환상흐름의 발생에 따라 로벽에서 발열(拔熱)에 의하여 용선온도가 저하한다. 따라서, 로심활성·불활성의 판단은, 최선의 형태1에 의한 용선온도의 측정에 의해 정확히 검지하는 것이 분명하게 되었다. 이 용광로 조업방법의 이용은, 이상저온의 판정이 주어질 것 같은 로의 상태의 악화가 생기는 것을 목적으로 한다. 이 조업방법에 있어서는, 예컨대 3-4시간을 요하는 선행출선의 용선온도의 거동과, 이것에 연속하여 마찬가지로 3-4시간을 요하는 선행출선의 용선온도의 거동을 비교하여 로내상황을 판정한다. 로심불활성의 방향의 진행을 저지하거나, 로심불활성의 정도가 이 이상 악화되지 않도록하여, 로심을 활성상태로 복구시키기 위해서, 수정해야할 조업인자를 선정하여, 그 조업조건을 수정한다. 수정해야 할 조업인자의 선정은, 상술한 바와 같이 대상출선의 용선온도의 거동패턴의 판정과, 거동 패턴끼리의 비교하므로써 행하여진다. 이 선정기준은, 조업경험과 전문지식에 의해 작성된다. 중대한 로 상태약화를 미연에 막기위한 방법은 이하에 예시한다.
(A) 로 하부에서의 로심 불활성 상태의 조기감지와 로상태악화의 미연 방지방법
우선, 이 최선의 형태1의 방법에 의하여 용선온도를 측정한다. 용광로에는 통상 2一4개의 출선구가 있어, 이 중2개의 출선구에서 교대로 출선재(出銑滓)를 한다. 또, 다른 1 또는 2개는, 교대출선용 내지 예비이다. 제1의 출선구를 개구하여 제1의 출선을 개시하고, 용선온도의 측정을 한다. 측정은 출선기간중실시한다. 단지, 1회의 출선기간에 3-4시간이 요하여, 용선온도의 측정은 1회의 출선기간중에 5-8회 정도 행한다. 여기서 1회의 측정은 10-20초간정도 연속하여 행하여, 이 연속측정 데이터를 기초로 하여 1개의 온도측정치를 얻는다. 이렇게 하여,1출선기간중의 용선온도의 추이를 5-8개의 측정온도치로 파악하여, 로의 열 레벨과 로의 열 추이를 판정한다. 이어서, 제1의 출선구를 폐색하여 출선을 종료하고, 제2의 출선구를 개구하여 제2의 출선를 개시한다. 출선되는 용선온도를 같은방법으로 측정하여, 출선기간중의 용선온도의 추이를 파악한다. 이하, 후속의 제3, 제4 이후의 출선에 관해서도 같은 방법으로 출선기간중의 용선온도를 측정하여, 로의 열을 파악한다.
상기의 출선형태는, 제1와 제2의 출선구에서 교대로 출선하는 경우 이다. 이것을 예로 들어, 로하부에서의 로심의 활성·불활성 상태의 판정방법의 예를 설명한다.
다른 출선구에서 출선된 선행출선(제1의 출선구에서 출선)의 용선온도의 추이와 이것에 계속하여 후행출선(제2의 출선구에서 출선)의 용선온도의 추이를 비교한다. 양출선구에서 용선온도의 추이 끼리를 비교하여, 그 추이의 상대적 경향에 의해 로의 열레벨과 로의 열추이를 동시에 파악하여, 판정한다.
제3도및 제4도에 나타낸 선행출선 및 후행출선의 용선온도추이에 사용하여, 로심의 활성상태및 불활성 상태의 판단기준의 개념및 그것을 사용한 조업을 설명한다.
(a) 로심활성 상태의 판정
제3도는, 로심 활성상태의 판정을 하는 경우의 예를 설명하는 용선온도추이의 개념도이다. 제3도에 있어서 △T를, 출선초기의 용선온도에서 해당출선기간중의 최저용선온도를 뺀 값으로 정의한다.
선행출선의 용선온도가 △T ≥0이고, 선행출선에 계속되는 다른 출선구에서 후행출선의 용선온도도 △T ≥0인 상태가 계속되는 한, 로심활성으로 판정 한다. 이것은, 조업 데이터및 조업 경험을 근거로 한다. 여기서, △T의 크기는, 용광로 조업조건에 따라 설정해야 하지만, 통상은 30에서 50℃ 사이로 적절한 값으로 설정하는것이 좋다.
한편, 로심 활성상태의 경우, 해당출선의 용선온도가 관리범위내에 있는지 아닌지의 판정은, 해당출선의 초기 2회의 측정치(예컨대, 제3도에 있어서, 1 및 2의 측정치를 가리킨다)를 제외한 측정치의 평균치가, 해당 관리온도 범위내에 있는 가 아닌가에 의해 판정한다. 용선온도가 상기 정상조업때의 용선온도의 관리범위내에 있으면 그대로 조업을 계속하지만, 관리범위를 벗어나 있는 경우에는, 상기 저 Si 용선조업이나 저 연료비 조업에 준하여 로의 열을 제어한다.
(b) 로 하부에 있어서 로심 불활성상태의 판정一그 1및 그것에 대한 액션
제4도는, 로심 불활성상태의 판정을 하는 경우의 예를 설명하는 용선온도추이의 개념도이다. 제4도와 같이, 선행출선과 이것에 이어지는 후행출선과의 사이에△ T≥ 0에 대해서 △ Tく 0이거나 또는, △ Tく 0에 대하여 △ T≥ 0가 교대로 나타나는 출선으로 행하여지는 경우에는, 로하부에서의 로심불활성상태로 판정한다. 이것에 대한 로의 열 조업인자에 대한 수정 액션은, 우선, 로심을 활성상태로 복귀시키기위한 액션을 조급히 강구한다. 그 때문에, 부(負)의 값인 △ T의 절대치의 대소와, 그 △ T가 어떤탭으로 계속할까에 따라 수정인자와 그 수정량을 정하여 놓고 이 기준에 따라서 수정액션을 취한다. 예컨대,-20℃ ≤△ Tく 0℃의 출선이 탭으로 계속할 때는, 미리 작성하고 있는 액션 테이블에 따라서 날개구로부터 불어들어온 열풍으로 습분첨가량을 감소시킨다. △T ＜ -20℃ 출선이 3탭으로 계속할때는 미리 작성하고 있는 액션테이블에 따라 장입광석을 감량한다.상기의 장입광석의 감량 액션을 행하여 로심 활성상태로 복구시킨다.
이와 같은 조기의 수정액션에 의해, 로상부에 있어서의 용선의 환상흐름의 형성을 억제하고, 또한, 로심 불활성에 의한 출선재의 불량을 회피하여, 중대한 로상태악화를 미연에 방지한다.
(c) 로하부에 있어서의 로심 불활성상태의 판정-2 및 그것에 대한 액션
이것에 대하여, △ Tく 0℃의 출선이 3회 계속할 경우는, 미리 작성하고 있는 액션 테이블에 따라서, 코크스비를 소정치만 증가시켜(예컨대,30k g/ t를 증가시킴), 용선온도의 하한 목표치를 높여(예컨대,1500℃로 높임), 로밑바닥의 클리닝을 한다. 이와 같이, 로심 불활성상태의 조기검지와 액션에 의해, 가벼울 정도인 로심 불활성상태 사이에 로의 상태를 고쳐 세울 수 있다.
따라서, 로밑바닥 및 로벽의 손상방지를 위해 일메나이트 소결광과 같은 Ti O2함유광석을 장입 하지않고 로의 상태를 복구시킬 수 있다. 따라서, 부산물로 생성되는 스러그의 성분조성도 풍재처리에 의해 세멘트 원료로 사용할 수 있다.
(d) 고(高) 미분탄 불어 넣음(고(高)PCI)조업시에 있어서 로심 불활성화의 회피
상기의(a)에서 (c)같은 로심 활성·로심 불활성의 판단과 이것에 대한 액션을 빠른 시기에 취하기 위해, 고 PCI 조업을 한다. 미분탄 불어넣음(PCI)을 높게 한 조업, 소위 고 PCI 조업에 있어서는, 통상의 조업보다도 로심 불활성에 빠지기 쉽다. 단, 여기서 고 PCI란, 미분탄 불어 넣는 량이 용선ton당 150kg 이상의 조업을 가리킨다. 즉, 고 PCI 조업에 있어서는, 통상조업에서 장입 코크스비를 감하기 때문에, 코크스의 로내 체류시간이 증가되는 경향을 나타낸다. 그 때문에, 코크스의 분화량(粉化量) 증가하여, 이것이 로심부에 유입하여 이 영역의 통풍성을 악화시켜 로심 불활성을 초래하기 쉽다고 생각되기 때문이다.
고 PCI 조업에 있어서, 로심 불활성상태가 발생한 경우, 이것에 대한 복구액션이 늦음이 격심한 경우에는, 미분탄 불어넣음을 전혀 행할 수 없게 되어, 로의 열의 저하도 크게되어 이상저온에 의한 로상태부조(不調)에 빠진다. 따라서, 고 PCI 조업시에는, 용선온도의 저하에 의한 로열레벨저하를 한층 빠른 시기에 검지하는 것이 중요하다. 이 최선의 형태1에 있어서는, 용선온도를 정확히 또한 신속히 파악할 수가 있으므로, 용선온도의 저하정보에 의한 로심 불활성 경향을 빠른 시기에 검지하는 것이 가능해져, 이상 관리 하한치까지 저하되게 이르지 않고, 로의 상태악화를 야기하는 것을 회피할 수 있다. 더구나, 출선구에서 분출용선의 온도측정 정보를 이용하므로서, 정상조업시에 있어서 용선온도의 관리목표치를 종래의 스킨마로의 용선온도측정시보다도, 상당히 낮게 설정할 수가 있기때문에, 연료비 저감에도 한층 기여한다.
고 PCI 조업에 있어서는, 통상의 용광로 조업시보다도, 용선온도목표치를 높게(예컨대, 베이스+10℃정도)로 하고, 날개구에서 불어넣는 열풍의 온도를 높게 설정한다. 출선중의 온도는 이 최선의 형태1에 기재되어 있는 방법으로 측정한다. 또한, 파악해야 할 온도정보의 형태로서는, 상기의 (b) 혹은 (c)에서 말한 것과 같이한다. 그리고 상기의(b) 혹은 (c)에 예시한 것 같은 로심 불활성의 전조(前兆)를 검지한 경우에는 빠르게 로심 활성화에의 액션을 취한다. 이 액션으로 수정해야 할 조업인자의 종류로서는, 예컨대, 미분탄 불어넣는 량의 감소, 날개구에서 불어넣어지는 열풍의 습분첨가량의 감소, 열풍온도의 상승 혹은 고강도 코크스의 사용 이다. 수정량은, 해당 용광로의 고유의 조업경험및 전문지식에 의해 결정한다.
실시예1 : 저 실리콘용선의 제조
제1도 및 제2도에 나타난 광 센서유닛 및 출선구분출용선의 온도 측정장치를 사용하여, 얻어진 정보를 이용하여 용선온도를 저온으로 제어 하였다.
지름125㎛의 석영 유리제 광화이버(7)의 소선(素線)을, 외경1. 2mm, 내경 0.8mm, 두께 0.2mm의 스텐레스제 피복관(내관) 및 외경 3.6mm, 내경 3.0mm, 두께0.3mm의 스텐레스제 피복관(외관)으로 덮은 이중구조의 와이어 모양의 광센서유닛(6)을 내경 6mm, 외경 10mm의 가이드 파이프(15)의 속을 활주시키면서, 출선중의 분출용선흐름(2)에 삽입 하였다.
광센서유닛(6)의 공급속도를 400mm/초로 설정하였다. 온도측정 1회 당의 시간을 약10∼20초로 하여, 이 사이에 온도를 연속 측정하였다. 출선시간은 1회 당 3∼4시간으로 이사이 8∼10회 용선흐름(2)의 온도를 측정하였다. 용선온도의 목표치를 1490℃로 하여, 열풍중의 습분를 조절하여 용선온도를 제어하였다. 제5도(a)에, 상기 실시예에 있어서의 출선 3회 분의 용선온도의 측정치, 용선중 Si농도, 및 열풍중 습분의 첨가량의 경시변화를 나타낸다. 용선온도가 안정하여 낮게 제어되기 때문에, 용선중 Si 농도는 0.15∼0.23wt.%의 범위 내에 있고, 평균으로 0.18wt.%라는, 안정한 저 Si 용선이 제조되었다.
비교예1 : 종래 법에 의한 저 Si 용선의 제조
종래법의 용선온도제어방법으로서, 스킨마에 있어서 이마존식 온도계로 용선온도를 측정하여, 이 측정치에 근거하여, 용선온도의 설정목표치 1505℃로 제어하도록, 용선중의 습분를 조절하였다. 제5도(b)에, 종래법에 있어서의 출선4회 분의 스킨마에 있어서 용선온도의 측정치, 용선중 Si농도 및 열풍중습분의 첨가량의 경시 변화를 나타낸다. 종래법에 있어서는, 용선중 Si 농도가 크게 변동하고 있어, 저 실리콘용선을 안정되게 제조하는 것이 될 수 없었다. 즉, 용선중 Si 농도는 0.10∼0.30wt.%의 사이에서 변동하고 있다. 따라서 또한 종래법에 의한 용선온도제어에 있어서는, 진(眞)의 용선온도는 상하로 크게 변동하고있는 것을 알았다.
실시예 2 : 저 연료비 조업
제1도 및 제2l도에 나타낸 광 센서유닛 및 출선구분출용선의 온도측정장치를 이용하여 얻어진 정보를 이용한 용선온도를 저온으로 제어하였다. 여기서 사용한 광 센서유닛, 온도측정장치와 그 사용방법은 실시예 1에 있어서와 같고, 출선중의 분출용선흐름에 광 센서를 삽입하여 용선온도를 측정하였다. 용선온도의 목표치를 1484℃로 설정하고, 처음으로, 열풍중의 습분첨가량을 조절하여 용선온도를 제어하였다. 이렇게 하여 로의 열이 충분히 정상상태로 유지될 수 있는 것을 추정한후 정상상태에 놓을 수 있는 용선온도 목표치를 1485℃대로 계속하여 로의 열 지배인자로서 코크스비를 채용하여 조업을 계속하였다. 이 실시에의 시험기간중 로의 열은 정상상태 이었다.
여기서, 정상상태와 비정상상태와의 구별은, 하기에 따랐다. 즉, 우선 현재의 로의 열 레벨과 로의 열 추이를 추정한다. 로의 열 레벨의 추정은, 측정된 용선온도 레벨로 행하고, 또한 로의 열 추이의 추정은, 용광로의 로체 각처에 마련된 로체 센서로부터의 정보 즉, 날개구불어 넣음 센서의 온도정보, 로 정상 가스온도 추이, 로 정상가스 분석치 추이 및 용선중 Si 농도의 추이에 중첩하여, 이들을 통합하여 행하였다. 이어서 로의 열 레벨 및 로의 열 추이의 각 설정목표치가 속하는 온도구분을 중앙으로 하여 몇 개의 순위를 미리 마련해 놓고, 현재의 로의 열 레벨 및 로의 열 추이가 각각 어떤 순위에 속하는가를 구하였다. 로의 열의 레벨순위와 추이순위와의 매트릭스(즉, 액션 매트릭스)를 작성하여 액션 매트릭스 상에 해당하는 위치를 구하여, 현재의 로의 열을 추론하였다. 현재의 로의 열이 해당 액선 매트릭스상에서, 정상·비정상 영역의 어느것에 해당하는가를 보았다. 정상·비정상 영역의 결정은, 전문가의 지식, 용광로 조작자의 경험칙 및 과거의 조업실적 데이터를 종합하여 행하였다.
상기와 같이, 용선온도 목표치를 저온으로 설정한 저 연료비 조업을 한 조업성적을 표 1에 나타낸다. 또 같은 용광로에 있어서의 통상 조업때에 있어서의 조업성적을 비교예2로 하여 병기한다.
실시예 2 비교예 2
출선수(탭) 18 18
용선온도목표치(℃) 1485 1510
용선온도실적치(℃) 1480∼1496 1480∼1515
코크스비(㎏/t)(평균치) 102 102
생산성(t/㎥) 2.0 2.0
연료비(㎏/t) 500 503
상기의 시험결과에 의하면 실시에의 저 연료비 조업에 의해,연료비는 3㎏/t만 저감 하였다. 또한, 비교예2와 비교하여 실시예2의 쪽이 용선온도의 변동폭을 작게 억제할 수 있어, 보다 안정된 로의 열 관리가 가능해졌다.
이상 설명한 바와 같이, 최선의 형태1에 의하면 로의 열을 안정시켜 제어할 수가 있다. 따라서 용선온도를 종래보다도 좁은 범위에서 제어할 수가 있으므로 용선온도의 관리목표치가 종래보다도 낮게 설정할 수가 있다. 도한 로심 불활성에 의한 조업이상 트러블의 발생을 미연에 방지할 수가 있다. 따라서 고 PCI 조업도 가능해진다. 이렇게 하여 로의 상태의 안정화가 촉진되어 용선제조 코스크가 내려간다. 이와 같은 용광로의 조업방법을 제공할 수가 있어 공업상 유용한 효과를 얻을 수 있다.
최선의 형태 2
발명자등은 용선온도를 정확하고 정밀도 좋게하고 시간 늦음을 될 수 있는 한 짧게 하여, 연속적으로 측정하기 가능한 방법이 필요하다고 생각하였다. 그와 같은 방법으로서 출선시에 출선구에서 분출하는 용선을 그 온도강하가 발생하지 않은 사이에 안정되게 측정 가능한 새로운 방법을 연구하였다. 그 결과그것은 금속관으로 피복된 광 화이버의 이용방법을 연구하여 실현한 것, 즉, 광 화이버를 금속관으로 보강하여 강성을 갖게 하고, 피측정용선흐름의 상태에 따라 적절하게 설계된 와이어 모양의 광센서 유닛을 사용하여 용선온도를 측정하므로서 달성할 수 있는 것을 발견하였다. 더욱이 상기 새로운 용선측정방법에 의한 온도 정보로 각종 센서치 정보를 백업하므로서 로의 열 추이를 한층정밀도 좋게 추정할 수가 있는 것을 발견하였다.
제1의 용광로의 로의 열의 제어는 이하로 이루어진다 :
용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열 추정모델을 제공하는 공정;
얻어진 용선온도정보에 근거하여 상기 로의 열 추정모델을 이용하여, 로의 열 레벨 및 로의 열 추이를 추정하여, 추정결과를 얻는 공정;과
이 추정결과에 근거하여 용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 용광로의 조업요인의 보정처지를 취하여 용선온도를 제어하는 공정;
이 로의 열 추정모델은, 광 화이버에 의한 용선온도정보를 포함한 로의 열 추정의 지식 베이스와 광화이버에 의한 용선온도 측정정보와 용광로 센서에 의한 측정정보를 포함하는 로의열 추이 추정의 지식베이스로 이루어진다.
제2의 용광로의 로의 열의 제어는 이하로 이루어진다;
용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열 추정모델을 제공하는 공정;
얻어진 용선온도정보에 근거하여, 상기 로의 열 추정모델을 이용하여 로의 열 레벨 및 로의 열 추이를 추정하여, 추정결과를 얻는 공정;
이 추정결과를 표시수단에 표시하는 공정;과
표시된 추정결과에 근거하여 용광로조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 용광로의 조업요인의 보정처치를 취하여 용선온도를 제어하는 공정.
제3의 용광로의 로의 열의 제어는 인공지능 시스템을 이용하여 자동적으로 용광로의 조업요인의 보정처치를 취하여 용선온도를 제어하는 것으로 된다.
상기 인공지능 시스템은 이하의 공정을 가진다.
용광로 조업에 있어서 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열 추정모델을 제공하는 공정;
얻어진 용선온도정보에 근거하여, 상기 로의 열 추정모델을 이용하여 로의 열 레벨 및 로의 열 추이를 추정하여, 추정결과를 얻는 공정;
용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열 보정모델을 제공하는 공정;
상기 추정결과에 근거하고, 상기 로의 열 보정모델을 이용하여, 용광로의 조업요인의 보정처치를 하는 공정.
이 로의 열 추정모델은, 광 화이버에 의한 용선온도정보를 포함하는 로의 열 추정의 지식베이스와, 광 화이버에 의한 용선온도측정정보와 용광로 센서에 의한 측정정보를 포함하는 로의 열 추이 추정의 지식베이스로 된다.
다음에 이 최선의 형태2를 설명한다.
이 발명에 의한 용광로의 로의 열 제어방법은 출선구에서 출선된 용선의 온도를 측정하여, 얻어진 온도정보를 근거하여 용광로 조업의 조작자가 용광로의 조업요인으로 보정을 가하는 액션을 취하든지, 또는 얻어진 온도정보에 근거하여 인공지능 시스템을 이용하여 용광로의 조업요인에 보정을 가할 액션을 취하는 공정을 기본으로 하는 것이다.
이 발명의 최대의 특징은 용선온도의 측정위치와 그 측정방법에 있다. 로의 열 레벨을 대표한다고 생각되는 용선온도를 측정하는 위치로는 로내 용선온도에 가장 가까운 위치이다. 출선중 출선구에서, 분출하는 용선을 대상으로 하는 것이 바람직하다. 그렇지만, 이와 같이 심한 유동이 따르는 용선의 온도를 정확히 안정된 상태로 연속적으로 측정하는 것은 곤란하지만, 금속관으로 피복된 광 화이버를 그와 같은 용선흐름에 삽입하여, 광 화이버의 선단에서 입사한 용선의 방사광을 검출하는 것으로서 그 곤란을 해소하였다.
최선의 형태2에 있어서 사용되는 금속관으로 피복된 구조는, 최선의 형태1의 제1도에 나타나 있는 것과 같다. 본 최선의 형태2에 있어서 사용되는 온도측정장치는 최선의 형태1의 제2도에 나타나 있는 것과 같다.
상기의 용선온도정보에 더하여, 각종 센서(즉, 용광로 센서 로체센서)값 정보로서의 날개구묻임 온도, 로정상 가스온도, 로정상 배기 가스분석치 또는 용선중 Si 농도 및 용선중 S 농도등의 계측정보를 수집한다. 이렇게 하여 얻어진 각종 정보를 이용하여 로의 열을 추론하여 이것을 제어한다.
제6도에 본 발명의 로의 열제어 플로우챠트를 나타낸다. 이것을 이용하여 본 발명의 로의 열 제어방법의 예를 설명한다.
① 용광로의 출선구분류용선(22)에 광 화이버를 내장한 광 센서 유닛(6)을 소정시간 삽입하고, 온도측정(23)을 하여 용선온도정보(24)를 얻는다. 용선온도의 측정은 연속적으로 한다. 1탭의 출선시간 약 3∼4시간 사이를 20분 간격으로 구분하여 일구간의 평균치를 해당 구간의 대표용선온도로 간주,이것을 이 구간의 용선레벨(25)로 한다. 또한 직전의 구간에서 해당 구간으로의 용선온도의 변동을 해당구간의 용선온도추이(26)로 한다.
② 한편, 각종 로체센서(27)로 소정의 특성치를 계측하여(28), 센서정보(29)를 얻는다. 측정대상 및 측정빈도의 태양은 산사의 종류에 의해 다르다. 예컨대, 날개구 묻임 센서로서는, 날개구 근처의 로체에 묻친 열전대로 매분1회의 날개구 묻임 온도를 얻는다. 이렇게하여 각 센서정보에 근거하여, 날개구묻임 온도추이(30), 로정상가스온도추이(31) 로 정상 가스분석치 추이(32) 용선 Si 농도추이(33) 및 용선 S 농도추이(34)가 얻어진다.
③ 제7도의 (a)에 용선온도의 측정결과 예를 나타내고 그리고 (b)에 날개구묻임 온도의 측정결과 예를 나타낸다. 이 발명의 용선온도의 측정방법에 의하면, 출선초기에서 말기까지 용선온도의 측정치는 ±5℃의 범위내에 들어가 있다. 미리 용광로 조업의 경험칙 및 / 또는 전문지식을 이용하여 용광로의 로의 열 추정모델(35)을 작성하여 놓는다. 상기 ① 및 ②에 있어서 얻어진 온도 레벨이나 온도추이등에 근거하여, 상기 로의 열 추정모델(35)을 이용하여 로의 열 레벨추정(36) 및 로의 열 추이 추정(37)을 한다. 상기 I 및 J에서 얻어진 온도 레벨이나 온도추이등에 근거하여, 용광로 조업의 경험칙 및 / 또는 전문지식을 이용하여 작성된 용광로의 로의 열 추정모델(35)을 이용하여, 로의 열 레벨추정(36) 및 로의 열 추이추정(37)을 한다.
④ 이어서, 상기 각 추정결과에 근거하여 마찬가지로 로의 열 추정모델(35)을 이용하여 액션 매트릭스(38)를 작성한다. 액션 매트릭스는 로의 열 레벨과 로의 열 추이의 추정결과에 의해 로의 열의 현재레벨을 평가함과 동시에 장래 로의 열이 어떻게 추이하는가를 추정하여 목표로 하는 로의 열 레벨에 가깝게하여 그것을 유지하기 위한 판단기준으로 하지만 일 태양일 뿐이다.
(④-a) 로의 열 레벨의 추정 :
용선온도의 측정은 출선구에서 분류용선을 대상으로 하기 때문에 로내 용선의 온도가 거의 그대로 나타난다고 생각된다. 더구나 측정 데이터의 신뢰성이 높고, 연속적으로 계측할 수 있기 때문에 측정간격도 짧게 할 수가 있다. 따라서 여기서 얻어진 용선온도 레벨을 로의 열 레벨이라고 간주하더라고 충분하고, 정확할 뿐 아니라 정밀도가 좋다. 그래서 이렇게하여 얻어진 용선온도를 현재의 로의 열 레벨로서 채용한다.
(④-b) 로의 열추이의 추정 :
각 센서 데이터에서 구해지는 추이에, 미리 센서마다 설정되게 ??붙이인 것을 고려하여 각 센서데이터를 통합하여 로의 열 추이를 구하고, 이어서 이것을 상술한 용선온도 레벨의 추이로 보정하여 금후의 로의 열 추이로 한다. 이와 같이 각 센서 데이터를 로의 열 추이의 규준으로 하는 것은, 각 센서 데이터치의 쪽이 로의 열 변화를 보다 빠른 시기에 검출하기 때문이다.
(④-c) 이렇게 하여 얻어진 현재의 로의 열 레벨 및 로의 열 추이의 추정에 근거하여, 현재의 로의 열 레벨 및 로의 열 추이로 순위를 부여한다. 로의 열 레벨의 순위설정은, 예컨대 용선온도를 10℃씩 일순위로 하여, 목표 로의 열 레벨을 포함하는 순위를 중심으로 상하에 3개씩 순위를 마련하여, 계7순위로 한다. 로의 열 추이의 순위결정은, 예컨대, 로의 열의 기울기가 10℃/분각(分刻)으로 일순위로하여 기울기 0를 포함하는 순위를 중심으로 상하에 2개씩 순위를 마련하여, 계 5순위로 한다.
(④-d) 이렇게 하여 작성된 액션 매트릭스(38)중에, 현재의 로의 열 레벨과 로의 열 추이를 갖는 로의 열 상태의 해당 위치를 구한다.
⑤ 이어서, 액션 매트릭스중의 해당 위치로 평가된 현재의 로의 열을 목표의 로의 열로 제어하기 위해서, 용광로의 조업요인에 대하여 보정처치를 취한다.
이 보정처치는 액선 매트릭스 정보를 표시수단(39)으로 표시하고, 표시수단으로 표시된 정보에근거하여 조작자(40)가 행하는 경우와, 인공지능 시스템(49)에 액션 매트릭스 정보를 집어넣어 기계화에 의해 자동적으로 행하는 경우로 나눈다.
⑥ 상기 ⑤에 있어서, 조작자가 보정처치를 하는 경우는 용광로 조업에 있어서의 경험칙 및 / 또는 전문지식(41)을 활용하여, 처치(액선)대상의 조업요인(43) 및 액션량(44)을 결정한다(42). 한편, 인공지능시스템에 의해 기계적으로 보정처리를 하는 경우는 용광로 조업에 있어서의 경험칙 및 / 또는 전문지식을 이용하여 미리 작성된 로의 열 보정모델(45)에 따라서 계산기(46)에 의해 액션 대상의 조업요인(43') 및 액션량(44')을 결정한다(47). 이렇게하여 결정된 보정액션을 실행하기 위해(48) 용선온도를 목표치로 유지하는 제어를 하여 이리하여 로의 열을 제어한다.
⑦ 주요한 열 지배인자로서, 열풍중의 습분, 열풍온도, PC비(미분탄불어 넣은 비율), 및 코크스(장입코크스비)등이 있지만, 용선온도의 조절에는, 열풍중의 습분을 조정하는 것이 편리하다. 용선온도를 올릴 때는 증기 첨가량을 감하면 좋다.
다음에, 이 발명을 실시예에 의해서 더욱 상세히 설명한다.
제2도에 나타난 용선온도 측정장치를 사용하여, 제1도에 나타난 구조의 용선온도 측정용 광 센서 유닛을 사용하여 본 발명의 로의 열 제어방법에 따라 용광로를 조업하였다. 로의 열 제어의 플로는 제6도에 나타난바와 같다. 광 센서 유닛(6)은, 지름 125㎛의 석영유리제 광 화이버(1)의 소선(素線)을 외경1.2mm, 내경 0.8mm, 두께 0.2mm의 스텐레스제 피복관(내관) 및 외경 3.6mm, 내경 3.0mm, 두께 0.3mm의 스텐레스제 피복관(외관)으로 덮은 이중구조의 와이어 모양의 것이다. 이것을 내경 6mm, 외경 10mm의 가이드 파이프(15)의 속을 활주시키면서 출선중의 분출용선흐름(8)에 삽입하였다. 광 센서 유닛(6)의 공급속도를 400mm/초로 설정하였다. 온도측정 1회 당의 시간을 약 10∼20초로 하여 이 사이의 온도를 연속측정하였다. 출선시간은 1탭당 3∼4시간이고, 이 사이 8∼10회 정도 용선흐름(8)의 온도를 측정하였다. 용선온도의 목표치를 1505℃로 하여 열풍중의 습분을 조절하여 용선온도를 제어하였다.
(시험결과 1) :
제8도에 상기 실시예에 있어서의 출선 3회분의 용선온도의 측정치,용선중 Si농도, 및 열풍중습분의 첨가량 경시 변화를 나타낸다. 용선온도가 안정되게 낮게 제어되기 때문에, 용선중 Si 농도는 0.15∼0.21wt%의 범위내에 있고, 평균으로 0.18wt.%로 안정되어 저 실리콘 용선이 제조되었다.
한편, 종래법의 용선온도제어방법으로서 스킨마에 있어서 이마존식 온도계로 용선온도를 측정하여 이 측정치에 근거하여, 용선온도의 설정목표치 1505℃로 제어하도록, 열풍중의 습분을 조절하였다.
제9도에 상기 종래법에 있어서의 출선4회 분의 스킨마에서 용선온도의 측정치, 용선중 Si 농도 및 열풍중습분의 첨가량의 경시변화를 나타낸다. 종래법에 있어서는 용선중 Si 농도가 크게 변동하고 있어, 저 실리콘 용선을 안정되게 제조하는 것은 할 수 없었다. 용선중 Si 농도는 0.10∼0.30wt%사이에서 변동하고 있다. 따라서 진(眞)의 용선온도는 상하에 크게 변동하고 있는 것을 알았다.
(시험결과2)
상기 실시예의 방법에 의해 로의 열을 제어한 출선7회 분의 조업시험 및 용선온도를 스킨마부에서 측정하여 로의 열을 제어하였다. 마찬가지로, 출선7회 분의 조업시험을 행하였다. 그리고 제10도에 본 발명법에 있어서, 용선온도의 측정치와, 종래법에서의 용선온도의 측정치와의 대응관계를 출선초기에 있어서의 데이터(그림중의 0표)와 종래법에서의 용선온도의 측정치가 해당 출선후기 이후의 최고온도에 가까운 값을 나타내는 시기의 데이터(그림중의●표)를 층별로 하여 나타낸다.
상기 시험결과에서 또한 하기사항이 분명하다.
종래의 용광로 조업에 있어서의 로의 열제어 방법으로서는 출선온도를 신속하고, 정확하게 정밀도가 좋게 추정되는 것이 곤란하기 때문에, 로의 열의 이상 저하에 의해 발생하는 조업 트러블을 미연에 방지하기 위해서 출선온도의 관리규준을 실제로 필요한 온도수준 보다도 높게 설정하여 로의 열을 안전사이드로 보다 높은 수준으로 제어하고 있다. 용선온도를 이와 같이 높게 관리하면 연료로서의 코크스 사용량을 많게 하지않으면 안되므로 코크스비가 비싸게 된다고 하는 문제등이 있다.
또한 용선온도가 높을수록 하기 반응식으로 나타내는 Si의 용선중에서 이행반응 :
(SiO2)+2[C] →[Si] + 2CO
SiO + [C] →[Si] + CO
가 진행되어 용선중의 Si농도가 비싸게 된다. 그리고 용선중의 Si 농도가 높을수록 다음 공정의 제조공정에서의 원료용선의 정련에 있어서 촉매용재로서의 석회를 다량 소비하여, 제강 스러그량의 증가에 의해 수율이 저하하고, 또한 제강 스러그의 발생량이 증가한다고, 하는 문제로 이어진다.
이것에 대하여, 본 발명의 로의 열 제어방법에 의하면, 로의 열을 안정하게 제어할 수가 있기 때문에 용선온도의 관리기준을 실제로 필요한 목표온도 수준까지 내릴 수 있다. 따라서 여분인 코크스를 사용할 필요가 없어진다. 또한 용선온도가 저하한 상태로 제어할 수가 있으므로 용선중 Si 농도도 0.15∼0.21wt.%의 범위내와 같이 낮게 안정시킬 수 있다. 또한 로의 열의 이상 저하에 의한 조업 트러블의 발생도 방지할 수가 있다.
이상 설명한 바와 같이 이 최선의 형태 2에 의하면 로의 열을 안정되게 제어할 수가 있다. 따라서 로의 상태의 안정화가 촉진되어 용선제조코스트가 내려간다. 또한 용선온도를 좁은 범위내로 제어할 수가 있기 때문에 용선온도의 관리목표치를 낮게 설정할 수가 있다. 이것에 따라 저 실리콘용선을 안정시켜 제조할 수가 있다. 더욱 로의 열의 이상 저하에 의한 조업 트러블의 발생도 방지한다.
최선의 형태 3
본 발명자등은 용선온도를 정확히 정밀도 좋고, 시간 걸리는 것을 될수 있는한 짧게 하여 연속적으로 측정할 수 있는 방법이 필요하다고 생각하였다. 그와 같은 방법으로서 출선시에 출선구에서 분출하는 용선을 그 온도강하가 발생하지 않은 사이에 안정되게 측정하는 것이 가능한 새로운 방법을 연구하였다. 그 결과, 그것은 금속관으로 피복된 광 화이버의 이용방법을 연구하여 실현한 것, 즉, 광 화이버를 금속관으로 보강하여 강성을 갖게 하고 피측정용선흐름의 상태에 따라 적절하게 설계된 와이어 모양의 광 센서 유닛을 사용하여 용선온도를 측정함에 따라 달성할 수 있는 것을 알게 되었다.
더욱, 상기 새로운 용선측정방법에 의한 온도정보로 각종 센서치 정보를 백업하므로서 로의 열 추이를 한층 정밀도 좋게 추적할 수가 있는 것을 알게되었다.
또한 적절한 로의 열 추정모델과 로의 열 보정모델과 짜여져 각 모델의 지식베스에는 광화이버에 의한 용선온도의 측정정보 및 용광로 센서에 의한 측정정보가 포함되어 있는 인공지능 시스템을 이용하여 로의 열을 추론하고 또한 로의 열이 정상상태에 있는지, 비정상상태에 있는지를 판단하면, 신속히 또는 개인차 없이 용광로의 조업요인에 대한 보정처리를 취할 수 있는 것을 알아내었다.
이 발명은 상기에서 알아낸 것을 근거할 수 있었을 것이다.
제1의 상기 용광로의 로의 열의 제어는 이하로 이루어진다 :
용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열 추정모델을 제공하는 공정;
얻어진 용선온도정보에 근거하여 상기 로의 열 추정모델을 이용하여 로의 열 레벨 및 로의 열 추이를 추정하는 공정;과
이 추정된 로의 열이 정상상태에 있는지 비정상상태에 있는지를 판정하는 공정;
이 로의 열에 관한 판정결과에 근거하여 용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 용광로의 조업요인의 보정처리를 취하여 용선온도를 제어하는 공정
상기 로의 열 추정모델은 광 화이버에 의한 용선온도정보를 포함하는 로의 열 추정의 지식 베이스와, 광 화이버에 의한 용선온도측정정보와 용광로 센서에 의한 측정정보를 포함하는 로의 열 추이 추정의 지식베이스로 이루어진다.
제2의 용광로의 로의 열 제어는 이하로 이루어진다;
용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열 추정 모델을 제공하는 공정;
얻어진 용선온도정보에 근거하여 상기 로의 열 추정모델을 이용하여, 로의 열 레벨 및 로의 열 추이를 추정하는 공정;과
이 추정된 로의 열이 정상상태에 있는지 비정상상태에 있는지를 판정하는 공정; 이 로의 열에 관한 판정결과를 표시수단으로 표시하는 공정;
표시된 판정결과에 근거하여 용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 용광로의 조업요인의 보정처치를 취해 용선용도를 제어하는 공정.
이 로의 열 추정모델을 광 화이버에 의한 용선온도정보를 포함하는 로의 열 추정의 지식 베이스와 광 화이버에 의한 용선온도측정정보와 용광로 센서에 의한 측정정보를 포함하는 로의 열 추이 추정의 지식베이스로 이루어진다.
제3의 용광로의 로의 열 제어는, 인공지능 시스템을 이용하여 자동적으로 용광로의 조업요인인 보정처치를 취하여 용선온도를 제어하는 것으로 된다. 상기 인공지능 시스템은 이하의 공정을 가진다:
용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열 추정 모델을 제공하는 공정;
얻어진 용선온도정보에 근거하여, 상기 로의 열 추정 모델을 이용하여 로의 열 레벨 및 로의 열 추이를 추정하는 공정;
이 추정된 로의 열이 정상상태에 있는지 비정상상태에 있는지를 판정하는 공정;
용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열 정보모델을 제공하는 공정;
상기 판정결과에 근거하여 상기 로의 열 정보모델을 이용하여, 용광로의 조업요인의 보정처치를 하는 공정
이 로의 열 추정모델은 광 화이버에 의한 용선온도정보를 포함하는 로의 열 추정의 지식베이스와, 광 화이버에 의한 용선온도추정정보와 용광로 센서에 의한 측정정보를 포함하는 로의 열 추이 추정의 지식베이스로 된다.
다음에, 이 최선의 형태3을 설명한다.
이 발명에 의한 용광로의 로의 열 제어방법은 출선구에서 출선된 용선의 온도를 측정하고, 얻어진 온도정보를 근거하여 용광로 조업의 조작자가 용광로의 조업요인에 보정을 가하는 액션을 취하든지, 또는 얻어진 온도정보에 근거하여 인공지능 시스템을 이용하여 용광로의 조업요인에 보정을 가하는 액션을 취하는 공정을 기본으로 하는 것이다.
(1) 용선온도의 측정
이 발명의 최대의 특징은 용선온도의 측정위치와 그 측정방법에 있다. 그리고 이 측정치에 근거하여 로의 열 레벨 및 로의 열 추이를 추정함과 동시에 더욱 그 측정치를 근거하여 로의 열 상태가 정상인가 비정상인가의 판단을 한다. 이 판단(판정)은 소정의 로의 열 추이 모델을 이용하여 자동적으로 행하는 것이다. 로의 열 레벨을 대표한다고 생각되는 용선온도를 측정하는 위치로서는, 로내 용선온도에 가장 가까운 위치이다. 출선중에 출선구에서 분출하는 용선을 대상으로 하는 것이 바람직하다. 그렇지만 이와 같이 심한 유동을 수반하는 용선의 온도를 정확히 안정된 상태로 연속적으로 측정하는 것은 곤란하지만, 금속관으로 피복된 광 화이버를 그와같은 용선흐름에 삽입하여, 광 화이버의 선단에 입사한 용선의 방사광을 검출하는 것으로서 그 곤란을 해소하였다.
본 최선의 형태3에서 사용하는 금속관으로 피복된 광 화이버의 구조는, 최선의 형태1의 제1도에 나타나 있는 것과 같다. 본 최선의 형태3에서 사용하는 측온장치는 최선의 형태1의 제2도에 나타나 있는 것과 같다.
(2) 로의 열 제어의 플로
제13도에 본 발명의 로의 열 제어의 플로우 챠트를 나타낸다.
이것을 이용하여 본 발명의 로의 열 제어방법의 예를 설명한다
① 용광로의 출선구 분류용선(22)에 광 화이버를 내장한 광 센서유닛(6)을 소정시간 삽입하고, 온도측정(23)을 하여 용선온도정보(24)를 얻는다. 용선온도의 측정은 연속적으로 행한다. 1탭의 출선시간 약 3∼4시간의 사이를 20분 간격으로 구분하고, 일구간의 평균치를 해당 구간의 대표용선온도로 간주하여 이것을 이 구간의 용선레벨(25)로 한다. 또한 직전의 구간에서 해당 구간으로의 용선온도의 변동을 해당 구간의 용선온도추이(26)로 한다.
② 한편, 각종 로체 센서(27)로 소정의 특성치를 계측하여(28), 센서정보(29)를 얻는다. 측정대상 및 측정빈도의 태양은 산사의 종류에 따라 다르다. 예컨대, 날개구붇임 센서로서는 날개구 근처의 로체에 묻어놓은 열전대에 의해, 매분 1회의 날개구묻임 온도를 얻는다. 이렇게 하여 각 센서정보에 근거하여, 날개구 묻임 온도추이(30), 로의 정상 가스온도추이(31), 로의 정상가스분석치추이(32), 용선 Si 농도추이(33) 및 용선 S 농도추이(34)가 얻어진다.
③ 제14도(a)에 용선온도의 측정결과 예를 나타내고, 그리고 (b)에 날개구 묻임 온도의 측정결과 예를 나타낸다.
이 발명의 용선온도의 측정 방법에 의하면 출선초기에서 말기까지, 용선온도의 측정치는 ±5℃의 범위내에 들어가 있다. 미리 용광로 조업의 경험칙 및 / 또는 전문지식을 이용하여 용광로 열 추정모델(35)을 작성하여 놓는다. 상기 I 및 J에서 얻어진 온도 레벨이나 온도추정등에 근거하여, 용광로 조업의 경험칙 및 / 또는 전문지식을 이용하여 작성된 용광로의 로의 열 추정모델(35)을 이용하여, 로의 열 레벨의 추정(36) 및 로의 열 추이의 추정(37)을 한다.
로의 열 레벨의 추정, 로의 열 추이의 추정, 및 이상 저온 파악방법은 하기와 같다.
[a]로의 열 레벨의 추정 :
용선온도의 측정은 출선구에서 분출용선을 대상으로 하기 때문에 로내 용선의 온도가 거의 그대로 나타난다고 생각된다. 더구나, 측정데이터의 신뢰성이 높고, 연속적인 계측을 할 수 있기 때문에 측정간격도 짧게 할 수가 있다. 따라서 여기서 얻어진 용선온도 레벨을 로의 열 레벨이라고 간주하더라도 충분하고 정확할 뿐 아니라 정밀도도 좋다. 그래서 이렇게 하여 얻어진 용선온도를 현재의 로의 열 레벨로 채용한다.
[b] 로의 열 추이의 추정 :
각 센서 데이터에서 요구되는 추이에 미리 센서마다 설정된 무게를 붙인 것을 고려하고 각 센서 데이터를 통합하여 로의 열 추이를 구하며, 이어서 이것을 상술한 용선온도 레벨의 추이로 보정하여, 금후의 로의 열 추이로 한다. 이와 같이, 각 센서 데이터를 로의 열 추이의 규준으로 하는 것은, 각 센서 데이터의 쪽이 로의 열 변화를 보다 빠른 시기에 검출하기 때문이다.
[c] 로의 상태 이상의 추정 :
여기서 중요한 점은 로의 열이 비정상상태의 경우에는 로의 상태이상이 발생하고 있다는 것이 추정되기 때문에, 액션 매트릭스의 작성에 당하여서는 정상상태 영역과 같이, 비정상 상태의 영역도 설정하는 것이다. 비정상 상태는, 예컨대, 이상저온으로 현져하다
제13도중의 용선온도추이 그래프에 예시한 바와 같이 용선온도정보(24)에 있어서, 탭의 출선후 최초의 용선온도측정치(T1, T2, T3)가 T1, T2와 같이 매우낮은 경우(이상저온의 경우)에는 잔유용선재의 증가, 로벽 부착물의 낙하, 미 환원 광석의강하(降下) 또는 아연등의 고증기압 금속의 로벽에의 석출물질의 낙하등이 추정된다. 이때는 긴급액션이 필요하게 된다. 이상저온의 정의는 경험칙 및 / 또는 날개구 관찰결과등에 근거하여 미리 정하여 놓는다.
④ 상기 각 추정결과를 참조하여 로의 열 추정모델(35)을 이용하여, 미리 액션 매트릭스(38)를 작성하여 놓는다. 액션 매트릭스는 로의 열의 현재 레벨을 평가함과 동시에 장래 로의 열이 어떻게 추이하는가를 추정하여 목표로 하는 로의 열레벨에 가까이하여 그것을 유지하기 위한 판단기준으로 하는 것이며, 로의 열 레벨의 추정결과와 로의 열 추이의 추정결과와의 매트릭스 형태로 구성한다. 이 발명에 있어서, 액션 매트릭스를 정상상태 영역과 비정상상태 영역으로 구분하여 작성하여 놓는 것이 특징의 하나이다.
우선 로의 열 레벨 및 로의 열 추이의 각각을 몇 개의 순위로 구분한다. 로의 열 레벨을, 예컨대, 용선온도를 10℃씩을 1순위로 하여 로의 열 추이를 예컨대 로의 열을 기울기를 10℃/분씩 1순위로 한다. 한편, 로의 열 레벨과 로의 열 추이와의 각각에 관하여, 정상범위와 이상범위를 경험칙 및 / 또는 전문지식을 이용하여 정한다. 지금 로의 열 레벨의 정상범위는 목표 로의 열 레벨을 포함하는 순위를 중심으로 그 상하에 3개씩의 순위가 해당되어 7순위로 구분하고 로의 열 추이의 정상범위는 목표 로의 열 추이를 포함하는 순위를 중심으로 그 상하에 2개씩 순위가 해당되어 5순위로 구분되었다고 한다. 이 경우는 정상범위에 대응하는 7 ×5의 순위의 영역을, 정상상태 영역으로 한다. 그리고 정상상태 영역의 외측의 영역을 비정상상태 영역으로 한다. 또 1순위의 범위의 크기는 경험칙 및 / 또는 전문지식으로 정한다.
제15도 및 제16도중에, 이렇게 하여 구성된 액션 매트릭스예를 나타낸다. 여기서 로의 열 레벨 순위 1∼7과 로의 열 추이 순위 1∼5로 둘러싸인 영역이 정상상태 영역이고, 그 외주 영역이 비정상상태 영역이다.
⑤ 상기 ③에서 얻어진 로의 열 레벨의 추정, 및 로의 열추이의 추정결과를 구하여진 액션 매트릭스중에 해당하는 위치에 맞도록 한다. 즉 상기 제13도로 액션 매트릭스(38)에 의해, 로의 열이 정상상태(YES)인가 비정상상태(NO)인가를 판단한다. 그리고 보정처치를 실행한다. 정상상태의 경우는, 정상시 액션계로 진행하여, 제15도의 플로에 따르고 또한 비정상상태의 경우는 비정상때 액션계(U)로 진행하여, 제16도의 플로에 따라서 보정처치를 실행한다. 양자간에서는 당연히 액션의 보정내용이 다르고, 정상상태의 경우는, 완만한 액션보정을 하지만, 비정상의 경우에는 빠르고, 변화량이 큰 액션 보정으로 긴급히 대처한다. 이 점 이외에는 양자간은 다르지 않다.
⑥ 그래서 상기 보정처치의 플로를 제16도의 정상상태시에 대해서 설명하면 액션 매트릭스 정보를 화면(39)에 비추어 내어, 화면에 표시된 정보에 근거하여 조작자(40)가 행하는 경우와 인공지능 시스템(50)에 액션 매트릭스 정보를 집어넣어, 기계에 의해 자동적으로 행하는 경우로 나눈다.
[a] 조작자가 보정처치를 하는 경우는, 용광로 조업에 있어서의 경험칙 및 / 또는 전문지식(41")을 활용하고, 최종적으로 해당 조작자의 판단으로 처치(액션) 대상의 조업요인(43") 및 액션량(44")을 결정한다(42").
[b] 인공지능시스템에 의해 기계적으로 보정처리를 하는 경우는, 용광로 조업에 있어서의 경험칙 및 / 또는 전문지식을 이용하여 미리 작성된 로의 열 비정상때의 로의 열 보정모델(45")에 따라서 계산기(46)에 의해 액션 대상의 조업요인(43") 및 액션량(44")을 결정한다(47").
이렇게 하여 결정된 보정액션을 실행하므로서(48"), 용선용도를 목표치에 유지하는 제어를 하여, 이리하여 비정상때의 로의 열을 제어한다.
⑦ 보정액션은 용광로의 조업요인의 조건설정의 변경에 의해 행하여진다.
주 요인 로의 열 지배인자로서, 열풍중의 습분, 열풍온도, PC 비(미분탄불어넣는 비율) 및 코크스비(장입코크스) 등이 있지만, 용선온도의 조절에는, 열풍중의 습분을 조정하는 것이 편리하다. 용선온도를 올릴때는 증기 첨가량을 감하면 좋다.
이렇게하여 잔선(殘銑)벽 떨어짐 등의 유무도 자동적으로 판단하여(49), 로의 열의 정상·비정상판단(51)을 자동적으로 행한다. 더욱, 조업요인의 조건설정의 변경도 자동적임은 물론 적절히 행할 수 있다.
다음에 이 발명을 실시예에 의해서 더욱 상세히 설명한다.
제2도에 나타난 용선온도 측정장치를 사용하여 제1도에 나타나 구조의 용선온도 측정용 광 센서 유닛을 이용하여, 본 발명의 로의 열 제어방법에 의해 용광로를 조업하였다.
제13도, 제15도와 제16도에 나탄난 로의 열 제어의 플로에 따라서 인공지능을 조합한 제어 시스템으로 로의 열을 자동제어하였다. 상세한 것은 다음과 같다.
광 센서 유닛(6)은, 지름 125㎛의 석영 유리제 광 화이버(1)의 소선(素線)을 외경 1.2mm, 내경 0.8mm, 두께 0.2mm의 스텐레스 피복관(내관) 및 외경 3.6mm, 내경 3.0mm, 두께 0.3mm의 스텐레스 피복관(외관)으로 덮은 이중구조의 와이어 모양이다. 이것을 내경 6mm, 외경 10mm의 가이드 파이프(15)의 속을 활주시키면서 출선중의 분출용선흐름(8)에 삽입하였다. 광 센서유닛(6)의 공급속도를 400mm/초로 설정하였다. 온도측정 1회 당 시간을 약 10∼20초로 하고, 이 사이의 온도를 연속측정하였다. 출선시간은 1탭당 3∼4시간이고, 이 사이 8∼10회정도 용선흐름(8) 온도를 측정하였다. 용선온도의 목표치를 1505℃로 하여, 열풍중의 습분을 조절하여 용선온도를 제어한다.
(시험결과 1):
제17도에 상기 실시예에서 출선 3회 분의 용선온도의 측정치 용선중 Si농도 및 열풍중 습분의 첨가량의 경시변화를 나타낸다. 각 탭의 출선개시후 처음회의 용선온도에 이상저온은 볼 수 없다.
즉, 로의열은 정상상태에 있는 것으로 판단되었다.
그래서 제13도에 있어서의 로의 열의 정상, 비정상 판단(51)에 의해 정상으로 판단하여 정상때 액션계(S)로 진행하여 제15도의 플로우챠트의 인공지능 시스템에 의해 액션보정판단이 행하여져(47) 실행된다(48). 이렇게 하여 용선온도를 제어하므로서 로의 열을 제어하였다.
그 결과 출선기간중의 용선온도는 전기간을 통하여 1495∼1515℃라는 지극히 좁은 온도범위내로 제어되고 있다. 또한 이 사이의 용선중 Si 농도는 0.15∼0.21wt.%의 범위내에 있고, 평균치 0.18wt.%라는 저 실리콘 용선이 안정되게 제조되었다.
한편 종래법의 용선온도제어방법으로서, 스킨마에 의한 이마존식 온도계로 용선온도를 측정하고, 이 측정치에 근거하여 용선온도의 설정목표치 1505℃로 제어되도록 열풍중의 습분을 조절하였다.
제18도에 상기 종래법에서 출선 4회분의 스킨마부에 있어서의 용선온도의 측정치, 용선중 Si 농도 및 열풍중 습분의 첨가량의 경시 변화를 나타낸다. 각 탭내에 있어서, 용선온도의 변화가 크고, 또한 많을 경우, 각 단말기에 최고온도로 되어 있다. 탭내에서의 이와 같은 온도추이는 출선홈통에 있어서 용선의 냉각이 주원인이지만, 이 결과만으로는 로의 열의 정상·비정상상태를 판단하는 것이 불가능하다. 그래서 종래는 조작자가, 과거의 조업실적에 의한 경험칙이나 각종 로체 센서치의 이상거동, 또는 날개구에서의 로 상태 관찰등을 종합적으로 검토하여 그 판단을 하고 있었다. 따라서 로의 열의 정상·비정상 판단을 인공지능 시스템에 의해 자동적으로 판단할 수 없었다. 또한 본 발명과 같이 조기판단도 할 수 없었다. 더욱 판단의 개인차도 있었다.
한편, 용선온도의 제어가 불충분하기 때문에 스킨마부에 있어서 용선온도측정치의 변동이 클 뿐만 아니라, 로내의 용선온도의 변동도 컸다.
이와 같이 종래의 용광로 조업에 있어서의 로의 열 제어방법으로서는 출선온도를 신속, 정확히 정밀도 좋게 추정하는 것이 곤란하기 때문에 로의 열의 이상저하에 의해 발생하는 조업 트러블을 미연에 방지하기 위해서 출선온도의 관리규준을 실제로 필요한 온도수준보다도 높게 설정하여 로의 열을 안전사이드의 높은쪽의 수준으로 제어하고 있었다. 용선온도를 이와 같이 높게 관리하면, 연료로서의 코크스 사용량을 많이 하지 않으면 않되므로 코크스비가 높게 된다고 하는 문제등이 있다.
또한 용선온도가 높을수록 하기 반응식으로 나타내여지는 Si의 용선중의 이행반응 :
(SiO2) +2[C] →[Si] +2CO
SiO + [C] →[Si] + CO
가 진행되어 용선중의 Si 농도가 높게 된다. 그리고 용선중의 Si 농도가 높게되는 만큼 다음공정인 제강공정에서의 원료용선의 정련에 있어서 촉매용재로서의 석회가 다량 소비되어, 제강 스러그량의 증가에 의한 Fe 수율이 저하되고, 또한 제강 스러그의 발생량이 증가된다는 문제에 이르른다.
이것에 대하여, 본 발명의 로의 열 제어방법에 의하면 로의 열을 안정되게 제어할 수가 있기 때문에 용선온도의 관리기준을 실제로 필요한 목표온도수준까지 내릴 수 있다. 따라서 여분인 코크스를 사용할 필요가 없어진다. 또한 용선온도가 저하한 상태로 제어할 수가 있으므로 용선중 Si농도도, 예컨대 0.15∼0.21wt.%의 범위와같이 낮게 안정시킬 수 있다. 또한 로이 열의 이상 저하에 의한 조업 트러블의 발생도 방지할 수가 있다.
(시험결과 2):
제19도에 상기 실시예의 방법에 의해 로의 열을 제어한 용광로의 조업에 있어서, 출선후 최초의 용선온도가 이상저온을 나타낸 경우의 온도의 추이를 나타낸다. 상술한 대로 용선온도의 1플롯은 출선개시후의 경과시간을 20분간격으로 구분하고 일구간의 평균치를 해당 구간의 대표 용선온도라 하고 있다. 제19도에 의하면 제1탭과 제2탭의 첫회 용선온도만이 이상저온을 나타내고 있다. 이와같이 첫회만 이상저온을 나타내는 것은 잔류용선재의 증가, 로벽부착물의 낙하, 미 환원 광석의 강하(降下) 또는 아연등의 고증기압금속의 로벽에의 석출물질의 낙하등이 발생하고 있기 때문에 출선구로의 동선온도는 매우 저하하고 있어, 그 때문에 출선당초는 이상저온용선이 유출되어 출선시간의 경과에 따라서 위쪽의 정상온도의 용선이 유출하기 때문이다. 그리고 제1탭의 출선구가 향하는 측의 출선구에서 제2탭에 있어서도, 출선후 첫회의 용선온도만이 이상 저온을 나타낸다는 것은 상기와 같은 이유에 의한 것이고, 제3탭의 첫회 용선온도에는 이상저온이 해소되고 있다. 이것은 제3탭의 개시까지에는 이상저온의 직접원인인 상기 원인물질이 없어진 것을 나타낸다.
또한 탭의 초기용선온도측정치에 의해 이와 같이 명확한 용선의 저온이상을 검출하는 것은 종래 불가능하였지만 본 발명에 의해 그것이 가능해졌다. 이것에 따라 잔선(殘銑)이나 로내에서의 광석강하나 물질낙하의 발생을 고 정밀도는 물론 신속히, 또는 그 규모를 정량적으로 판단하는 것이 가능하게 되었다.
이상에서 설명한 바와 같이 이 발명에 의하면, 용광로 조업에 있어서 용선온도를 목표로 하는 레벨의 정확은 물론 좁은 온도범위에서 제어할 수가 있고, 또한 로의 열의 이상상태를 빠른 시기에 정밀도 좋게 자동적으로 판단할 수가 있다. 이렇게 하여 종래 얻어지지 못한 양호한 로의 열 제어에 의한 로의 상태의 고위 안정화가 실현가능해졌다. 그 결과, 하기의 효과가 발휘된다.
I, 생산공정계획에 대해 일층 유연한 용광로 조업이 대응 가능해져 생산성의 향상 원료수급변동의 흡수, 및 생산성의 향상이 도모된다.
J, 저 Si용선의 안정제조, 코크스비의 저감, 내화물 수명의 연장, 가스 이용율의 안정적 향상, 및 부원료 원단위의 저감에 의해 용선제조 코스트의 저감이 도모됨과 동시에 원료자원의 절감이 도모된다.
k, 로의 열의 이상으로 기인하되 용광로 조업의 중대 트러블이 완전히 해소되고, 또한 용광로 수명의 연장이 도모되며, 또한 보수비의 저감이 도모된다.
L, 로의 열 제어의 자동화에 의해 대폭적인 승력화가 도모되고, 더욱 복수용광로의 집중관리화나 조업관리의 무인화가 촉진되어, 더 한층의 승력화가 도모된다.
이와 같은 용광로의 로의 열 제어방법을 제공할 수가 있어, 공업상 유용한 효과가 기대된다.

Claims (21)

  1. 용선(鎔銑)을 제조하는 용광로의 조업방법은 이하의 공정으로 이루어진다 :
    금속관으로 피복된 광 화이버를 준비하는 공정 ;
    용광로의 출선구(出銑口)에서 배출된 용선흐름(鎔銑流)의 온도를 상기 금속관으로 피복된 광 화이버를 이용해 측정하여 용선온도정보(鎔銑溫度情報)를 얻는 공정;과
    얻어진 용선온도정보에 근거하여 용광로의 로의 열을 제어하는 공정.
  2. 제1항에 있어서, 상기 용선흐름(鎔銑流)이 출선구에서 출선홈통(出銑桶)에 낙하하기 까지의 사이에 있는 분출흐름인 용광로 조업방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 로의 열을 제어하는 공정이 로의 열을 제어하여 실리콘 함유량이 0.3wt/% 이하인 용선을 제조하는 공정으로 이루어지는 용광로 조업방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 로의 열을 제어하는 공정이, 로의 열을 제어하여 연료비를 저감시키는 공정으로 이루어지는 용광로 조업방법.
  5. 제1항에 있어서, 로의 열을 제어하는 공정이 이하의 공정으로 이루어지는 용광로 조업방법;
    스킨마로 용선온도를 측정하는 경우의 관리목표온도(T2)보다도 낮은 관리 목표온도(T1)를 설정하는 공정;
    이 관리 목표 온도(T1)에 대하여 (T1-a)에서 (T1+a)의 관리 온도범위를 설정하는 공정;
    이 관리온도범위가 되도록 조업액션을 취하는 공정
  6. 제1항에 있어서, 로의 열을 제어하는 공정이 이하의 공정으로 이루어지는 용광로 조업방법;
    스킨마로 용선온도를 측정하는 경우의 관리목표온도(T2) 보다도 낮은 관리 목표온도(T1)를 설정하는 공정;
    스킨마로 용선온도를 측정하는 경우의 관리온도폭(±b) 보다도 좁은 관리온도폭(±a)을 설정하는 공정
    (T1-a)나 (T1+a)의 관리 온도범위가 되도록 조업액션을 취하는 공정.
  7. 제1항에 있어서, 얻어진 용선온도정보에 근거하여 용광로의 로심의 활성도를 검지하는 공정을 더욱 가지는 용광로 조업방법.
  8. 제7항에 있어서, 용광로의 로심의 활성도를 검지하는 공정이 이하의 공정으로 이루어지는 용광로 조업방법:
    출선초기(出銑初期)의 용선온도(Ts)와 이 출선초기를 제외한 출선기간중의 최저용선온도(Tmia)를 비교하여, △ T = Ts - Tmin을 구하는 공정;
    상기 비교공정을 적어도 2탭 이상 계속하는 공정;과
    △T의 추이로부터 로심의 상태를 추정하는 공정.
  9. 제1항에 있어서, 얻어진 용선온도정보에 근거하여 미분탄을 불어넣는 량을 제어하는 공정을 더욱 가지는 용광로 조업방법.
  10. 제10항에 있어서, 상기 용광로의 로의 열의 제어가 이하로 이루어지는 용광로 조업방법:
    용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열추정모델을 제공하는 공정;
    얻어진 용선온도정보에 근거하여 상기 로의 열 추정모델을 이용하여 로의 열 레벨 및 로의 열 추이를 추정하고, 추정결과를 얻는 공정;과
    이 추정결과에 근거하여, 용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 용광로의 조업요인의 보정처치를 취해 용선온도를 제어하는 공정.
  11. 제10항에 있어서, 이 로의 열 추정모델이 광 화이버에 의한 용선온도정보를 포함하는 로의 열 추정의 지식 베이스와, 광 화이버에 의한 용선온도정보와 용광로 센서에 의한 측정정보를 포함하는 로의 열 추이 추정의 지식베이스로 이루어지는 용광로 조업방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 용광로의 로의 열의 제어가 이하로 이루어지는 용광로 조업방법:
    용광로조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열 추정모델을 제공하는 공정;
    얻어진 용선온도정보에 근거하여, 상기 로의 열 추정모델을 이용하여 로의 열 레벨 및 로의 열 추이를 추정하여 추정결과를 얻는 공정;
    이 추정결과를 표시수단에 표시하는 공정;과
    표시된 추정결과에 근거하여, 용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 용광로의 조업요인의 보정처리를 취해 용선온도를 제어하는 공정.
  13. 제12항에 있어서, 이 로의 열 추정모델은 광 화이버에 의한 용선온도정보를 포함하는 로의 열 추정의 지식베이스와 광 화이버에 의한 용선온도정보와 용광로 센서에 의한 측정정보를 포함하는 로의 열 추이 추정의 지식베이스로 이루어지는 용광로 조업방법.
  14. 제13항 기재에 있어서, 상기 용광로의 로의 열의 제어는 인공지능시스템을 이용하여 용광로의 조업요인의 보정조치를 취해 용선온도를 제어하는 것으로 이루어지고;
    상기 인공지능 시스템은 이하의 공정을 가진다:
    용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문 지식을 이용하여 작성된 로의 열 추정모델을 제공하는 공정;
    얻어진 용선온도정보에 근거하여 상기 로의 열 추정모델을 이용하여 로의 열 레벨 및 로의 열 추이를 추정하여, 추정결과를 얻는 공정;
    용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 초기 열 보정모델을 제공하는 공정;
    상기 추정결과에 근거해 상기 로의 열 보정모델을 이용하여 용광로의 조업요인을 보정처치하는 공정.
  15. 제14항에 있어서, 이 로의 열 추정모델은 광 화이버에 의한 용선온도정보를 포함하는 로의 열 추정의 지식베이스와 광 화이버에 의한 용선온도 측정정보와 용광로 센서에 의한 측정정보를 포함하는 로의 열 추이 추정의 지식베이스로 이루어지는 용광로 조업방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 용광로의 로의 열의 제어는 이하로 이루어진다:
    용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열 추정모델을 제공하는 공정;
    얻어진 용선온도정보에 근거한 상기 로의 열추정 모델을 이용하여 로의 열 레벨 및 로의 열추이를 추정하는 공정;과
    상기 추정된 로의 열이 정상상태에 있는지 비정상상태에 있는지를 판정하는 공정;
    이 로의 열에 관한 판정결과에 근거하여 용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 용광로의 조업요인의 보정처치를 취해 용선온도를 제어하는 공정.
  17. 제16항에 있어서, 이 로의 열 추정모델은 광 화이버에 의한 용선온도정보를 포함하는 로의 열 추정의 지식 베이스와 광 화이버에 의한 용선온도측정정보와 용광로 센서에 의한 측정정보를 포함하는 로의 열 추이 추정의 지식베이스로 이루어지는 용광로 조업방법.
  18. 제1항에 있어서, 상기 용광로의 열의 제어는 이하로 이루어진다:
    용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열 추정모델을 제공하는 공정;
    얻어진 용선온도정보에 근거한 상기 로의 열 추정모델을 이용하여 로의 열 레벨 및 로의 열 추이를 추정하는 공정;과
    이 추정된 로의 열이 정상상태에 있는지 비정상상태에 있는지를 판정하는 공정;
    이 로의 열에 관한 판정결과를 표시수단으로 표시하는 공정;
    표시된 판정결과에 근거하여 용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 용광로의 조업요인의 보정처치를 취해 용선온도를 제어하는 공정.
  19. 제18항에 있어서, 이 로의 열 추정모델은, 광 화이버에 의한 용선온도정보를 포함하는 로의 열 추정의 지식 베이스와, 광 화이버에 의한 용선온도측정정보와 용광로 센서에 의한 측정정보를 포함하는 로의 열 추이추정의 지식베이스로 이루어지는 용광로 조업 방법.
  20. 제1항에 있어서, 상기 용광로의 열의 제어는, 인공지능 시스템을 이용하여 자동적으로 용광로의 조업요인의 보정처치를 취해 용선온도를 제어하는 것으로 이루어진다;
    상기 인공 지능 시스템은 이하의 공정을 가진다; 용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열 추정 모델을 제공하는 공정;
    얻어진 용선온도정보에 근거하여 상기 로의 열 추정모델을 이용하여 로의 열 레벨 및 로의 열 추이를 추정하는 공정;
    이 추정된 로의 열이 정상상태에 있는 것인지 비정상 상태에 있는 것이지를 판정하는 공정;
    용광로 조업에 있어서의 경험칙과 전문지식을 이용하여 작성된 로의 열 보정모델을 제공하는 공정;
    상기 판정결과에 근거한 상기 로의 열 보정모델을 이용하여 용광로의 조업요인의 보정처치를 하는 용광로 조업방법
  21. 제20항에 있어서, 상기 로의 열 추정모델은, 광 화이버에 의한 용선온도정보를 포함하는 로의 열 추정의 지식 베이스와 광 화이버에 의한 용선온도측정정보와 용광로 센서에 의한 측정정보를 포함하는 로의 열 추이 추정의 지식베이스로 이루어진 용광로 조업방법.
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