KR20020047775A - 소결광 염기도 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소결광을 제조함에 있어 주요 관리항목인 염기도를 자동 제어하는 방법에 관한 것으로, 본 발명은 소결광 절출기에 의해 소결광을 절출한후, 소결광 제조기에 의해 소결광 제조시 소결광의 염기도를 자동적으로 제어하는 방법에 있어서, 소결광 염기도 분석값 및 소결광 목표염기도를 입력하는 단계(S1,S2); 소결광 염기도 분석값과 소결용원료의 이론염기도와의 비례관계식을 통해 소결용원료의 목표 염기도를 결정하는 단계(S3); 상기 소결광 염기도 분석값으로부터 이론염기도를 계산하는 단계(S4,S5); 소결용원료의 목표염기도와 이론염기도를 비교하여 편차를 구하는 단계(S6); 편차 발생시에, 목표염기도에 허용범위 내에 접근하도록 절출기로 부원료 사용량을 증감시키도록 제어하는 단계(S7,S8); 를 포함하며, 이와같은 본 발명에 의하면, 소결용 원료의 예상염기도(이하 이론염기도)와 소결광 화학성분 분석값(이하 소결광 염기도)과의 상관관계를 기초하여 소결광 염기도를 자동적으로 제어함으로서, 소결광의 염기도를 안정시켜 후공정인 고로공정에서의 원활한 조업을 도모할 수 있고, 부원료 사용량을 안정시켜 품질개선은 물론, 부원료 과사용을 방지하여 원가절감에도 기여할 수 있다.

Description

소결광 염기도 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING BASICITY OF SINTER}

본 발명은 소결광을 제조함에 있어 주요 관리항목인 염기도를 자동 제어하는 방법에 관한 것으로써, 특히 소결용 원료의 예상염기도(이하 이론염기도)와 소결광화학성분 분석값(이하 소결광 염기도)과의 상관관계를 기초하여 소결광 염기도를 자동적으로 제어함으로서, 소결광의 염기도를 안정시켜 후공정인 고로공정에서의 원활한 조업을 도모할 수 있고, 부원료 사용량을 안정시켜 품질개선은 물론, 부원료 과사용을 방지하여 원가절감에도 기여할 수 있는 소결광 염기도 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 일반적으로 소결광의 염기도는 소결광을 제조한 뒤 약 2 시간 후에 자동 샘플링을 하여 CaO, SiO2, MgO, FeO, Al2O3 등의 화학성분을 분석하고, 이중 CaO 비율과 SiO2 비율을 나누어 염기도(CaO/SiO2)를 계산하게 된다.

상기 소결광의 염기도가 중요한 이유는 후 공정인 고로공장에서 용선(쇳물)을 생산할 때 불순물의 총칭인 슬래그(SLAG)의 유동성을 좌우하는 주요인이기 때문이다. 슬래그의 유동성은 슬래그의 점성과 반비례 관계가 있고, 염기도가 슬래그의 점성에 영향을 주기 때문에 유동성을 좌우하는 것이다.

한편, 용선 중 SiO2는 점도가 높은 성질을 갖고 있으므로, CaO 성분을 첨가하여 점성을 떨어뜨릴 필요가 있다. 따라서 용선의 염기도는 양질의 용선을 생산하기 위해 일정한 범위(0.9∼1.2)내에서 관리되어야 한다.

만약, 슬래그의 염기도가 낮을 경우 Al2O3 성분이 상승하여 슬래그의 유동성을 저하시켜 원활한 출선작업을 저해하고 용선의 품질을 떨어뜨린다. 반대로 염기도가 높을 경우에는 점성을 떨어뜨려 유동성 개선 효과가 있지만, Al2O3성분이 10% 이상에서는 오히려 점성을 상승시키기 때문에 역시 출선작업을 저해하고 용선의 품질을 떨어뜨리는 요인이 된다. 즉, CaO 와 SiO2 의 분포가 어떻게 나타나는가에 따라 슬래그의 유동성이 변화하므로 목표 염기도를 맞추기 위해 각각 CaO 와 SiO2 가 함유된 부원료를 더 사용해야하는 상황이 발생할 수 있다.

따라서 소결광은 용선 원료의 80% 이상을 차지하므로 염기도를 목표값 범위 내에서 일정하게 관리하면 후공정에서 부원료의 사용을 일정하고 또 적정하게 유지할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 소결광 염기도 관리방법 개념도로서, 도 1을 참조하면, 소결용 원료 절출기(1)에서 소결용 원료가 절출되면 소결광 제조기(2)에서 소결광을 제조한 뒤 이송장치(3)를 통해 후공정으로 이송하게된다. 이 가운데 후공정으로 이송하는 과정에서 시료채취기(4)를 통해 일정량의 소결광 시료가 채취되면 화학성분의 분석이 이루어진다.

이와같은 공정중에, 종래의 소결광 염기도는 운전자가 자동 샘플링되어 분석된 염기도 값을 보고 판단하여 소결용 배합원료를 절출시킬 때 절출비 입력기(1)를 통해서 소결용 원료 절출기(1)로 CaO 성분이 함유된 석회석(CaCO3)사용량을 증감시키거나 규소(SiO2) 성분이 함유된 규석(SiO2) 사용량을 증감시키는데, 이러한 종래의 염기도 조절작업은 오로지 운전자의 숙련과 판단에 의존하는 관계로, 개개인의 숙련 차이에 따른 소결광 염기도 변동 요인이 항상 내포되어 있는 문제점이 있다.

또한, 공정상 소결광이 제조되고 화학성분이 분석되어 작업자까지 전달되는데 대략 4∼6 시간이 소요되므로 그 사이 화학성분 보정작업이 이루어질 수 없어 소결광 염기도의 변동이 심하게 나타나는 원인이 되는 문제점도 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 따라서, 본 발명의 목적은 소결용 원료의 예상염기도(이하 이론염기도)와 소결광 화학성분 분석값(이하 소결광 염기도)과의 상관관계를 기초하여 소결광 염기도를 자동적으로 제어함으로서, 소결광의 염기도를 안정시켜 후공정인 고로공정에서의 원활한 조업을 도모할 수 있고, 부원료 사용량을 안정시켜 품질개선은 물론, 부원료 과사용을 방지하여 원가절감에도 기여할 수 있는 소결광 염기도 제어방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 소결광 염기도 관리방법 개념도이다.

도 2는 본 발명을 수행하기 위한 염기도 자동제어장치의 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 염기도 자동제어방법을 보이는 플로우챠트이다.

도 4는 이론 염기도와 소결광 염기도와의 상관관계 그래프이다.

도 5는 본 발명 및 종래 소결광 염기도의 변동 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 소결용원료 절출기2 : 소결광 제조기

3 : 후공정(고로공정) 이송장치4 : 소결광 시료 채취기

5 : 소결용 원료 절출비 입력기10 : 염기도 자동제어장치

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명의 방법은 소결광 절출기에 의해 소결광을 절출한후, 소결광 제조기에 의해 소결광 제조시 소결광의 염기도를 자동적으로 제어하는 방법에 있어서, 소결광 염기도 분석값 및 소결광 목표염기도를 입력하는 단계; 소결광 염기도 분석값과 소결용원료의 이론염기도와의 비례관계식을 통해 소결용원료의 목표 염기도를 결정하는 단계; 상기 소결광 염기도 분석값으로부터 이론염기도를 계산하는 단계; 소결용원료의 목표염기도와 이론염기도를 비교하여 편차를 구하는 단계; 편차 발생시에, 목표염기도에 허용범위 내에 접근하도록 절출기로 부원료 사용량을 증감시키도록 제어하는 단계; 를 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 소결광 제조시 염기도 자동제어방법을 수행하기 위한 장치의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

도 2는 본 발명을 수행하기 위한 염기도 자동제어장치의 구성도로서, 도 2를 참조하면, 본 발명의 방법은 소결광 제조공정에 적용되는 것으로서, 이 소결광 제조공정에서는 소결 주원료 및 부원료를 절출하는 소결용 원료 절출기(1)와, 이 소결용 원료 절출기(1)에 의해 절출된 소결용 원료로 소결광을 제조하는 소결광 제조기(2)와, 이 소결광 제조기(2)에 의해 제조된 소결광을 이송하는 이송장치(3)를 포함할 수 있다.

또한, 이송되는 소결광중에서 소결광 시료가 채취하여 화학성분의 분석하여 염기도 분석값을 제공하는 시료채취기(4)와, 상기 시료채취기(4)를 통한 염기도 분석값 및 목표 염기도를 입력받아 소결용원료의 목표 염기도를 결정하고, 이 소결광 염기도 분석값으로부터 이론염기도를 계산하고, 소결용원료의 목표염기도와 이론염기도를 비교하여 편차를 구한후, 편차 발생시에, 목표염기도에 허용범위 내에 접근하도록 절출기로 부원료 사용량을 증감시키도록 제어하는 염기도 제어장치(10)를 포함한다.

도 3은 본 발명에 따른 염기도 자동제어방법을 보이는 플로우챠트이고, 도 4는 이론 염기도와 소결광 염기도와의 상관관계 그래프이며, 도 5는 본 발명 및 종래 소결광 염기도의 변동 그래프이다.

이와같이 구성된 본 발명에 따른 동작을 첨부도면에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.

본 발명은 운전자가 수행하던 종래의 염기도 관리 방법과 달리, 염기도 제어장치(10)에 의해 수행되는 것이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 소결용 원료 절출기(1)에서 소결용 원료가 절출되면 소결광 제조기(2)에서 소결광을 제조한 뒤 이송장치(3)를 통해 후공정으로 이송하게 된다. 이 가운데 후공정으로 이송하는 과정에서 시료채취기(4)를 통해 일정량의 소결광 시료가 채취되면 화학성분의 분석이 이루어진다.

먼저, 단계(S1,S2)에서는 소결광 염기도 분석값 및 소결광 목표염기도를 입력하는데, 이 입력단계에서는 염기도 제어장치(10)에 CaO, SiO2, MgO, FeO, Al2O3 등과 같은 화학성분 자료를 입력한다. 다시 설명하면, 소결광 목표염기도는 결정되어 입력되는 것이고, 소결광 염기도 분석값은 상기 시료채취기(4)에서의 소결광 시료에 대한 화학성분의 분석에 의한 것으로, 상기 염기도 제어장치(10)에 입력된다.

그 다음, 단계(S3)에서는 소결광 염기도 분석값과 소결용원료의 이론염기도와의 비례관계식을 통해 소결용원료의 목표 염기도를 결정하는데, 이 소결용원료의목표염기도는 하기 수학식1과 같은 비례관계식에 의해 결정된다.

소결용원료 목표염기도 = 소결광 염기도 분석값 - b

여기서, b는 보정계수로써 0.08 ∼ 1.08 범위의 값이다.

그 다음, 단계(S4,S5)에서는 상기 소결광 염기도 분석값으로부터 이론염기도를 계산하는데, 이는 상기 입력정보를 기초로 하여 CaO 비율을 SiO2비율로 나누어 염기도를 계산하며, 다음 소결용 원료가 각각의 절출비에 따라 절출되면 원료 총사용량과 각각의 원료사용량, 그리고 각각의 원료의 화학성분을 통해 소결용원료의 이론염기도를 하기 수학식 2와 같이 계산한다.

소결용원료의 이론염기도 = CaO/SiO2

그 다음, 단계(S6)에서는 소결용원료의 목표염기도와 이론염기도를 비교하여 편차를 구하는데, 이는 다음 소결용원료의 이론염기도와 소결용원료의 목표염기도를 비교하여 그 편차와 소결용원료 목표염기도에 대한 편차율(%)을 하기 수학식 3 및 4와 같이 각각 계산한다.

편차 = 소결용원료의 목표염기도 - 소결용원료의 이론염기도

편차율(%) = (편차/소결용원료 목표염기도)×100

그 다음, 단계(S7,S8)에서는 편차 발생시에, 목표염기도에 허용범위 내에 접근하도록 절출기로 부원료 사용량을 증감시키도록 제어하는데, 상기 편차는 양의 수 또는 음의 수로 나타날 수 있으며, 만약, 양의 수로 나타날 경우 소결광 염기도가 낮아지는 경우이므로 부원료인 석회석의 절출비를 증가시키게 되고, 반대로, 음의 수로 나타나는 경우 소결광 염기도가 높아지는 경우이므로 석회석 절출비를 감하게되는 것이다.

그리고, 석회석, 또는 규석 가운데 어느 쪽을 증감시킬 것인지를 결정하는 단계에서는 각각의 화학성분 목표치를 비교하여 목표치대비 10% 이상 벗어나 있는 부원료를 우선하고, 그렇지 않은 경우 통상적으로 석회석 사용량이 규석 사용량의 10 배에 달하므로 석회석을 우선한다.

예를들어, 석회석에 대해서 설명하면, 증감할 석회석 절출량은 하기 수학식5에 의한다.

석회석 절출량= 편차율(%)×[석회석 중 CaO(%)×석회석 절출량]

이와같이 석회석 절출량이 결정되면, 염기도 제어장치(10)는 절출비(%)를 계산하여 입력기(6)를 통해 절출비(%)지시함으로써, 연속적인 자동제어가 가능한 것이다.

상기의 과정에서 소결용원료 목표염기도와 소결용원료 이론염기도의 편차가 발생하지 않았을 때는 소결광 염기도 자동제어는 종료되며, 또한 필요에 의해 시간을 설정하여 주기적인 염기도 제어를 실행시킬 수 있다.

실시예

본 발명에 사용된 분철광석과 부원료인 석회석, 규사, 생석회와 연료인 코크스 배합비를 하기 표 1에 나타내었다.

구분	분철광석	석회석	규석	생석회	코크스	계[단위(%)]
배합비	82.85	11.45	0.65	1.50	3.55	100

상기 표1의 소결용원료를 사용하여 소결용원료의 이론염기도와 소결광 제조후 염기도를 표 2에 나타내었다.

시료	소결용원료 염기도	소결광염기도
1	0.56	1.57
2	0.52	1.59
3	0.66	1.59
4	0.62	1.62
5	0.70	1.63
6	0.80	1.63
7	0.72	1.65
8	0.81	1.66
9	0.70	1.70
10	0.49	1.62
11	0.45	1.63
12	0.72	1.66
13	0.73	1.66
14	0.80	1.70
15	0.60	1.67
16	0.60	1.68
17	0.66	1.67
18	0.70	1.70
19	0.59	1.62
평균	0.658	1.691

상기 표2와 관련하여, 이론 염기도와 소결광 염기도와의 상관관계 그래프는 도 4에 도시되어 있다. 상기 도 4에서 보는바와 같이 소결용원료의 이론염기도와 소결광 염기도가 양의 상관관계가 있으므로 소결용원료의 이론염기도를 소결광 제조과정에서의 염기도 제어 인자로 설정한 것이다.

상기 표1의 동일한 소결용원료 조건으로, 염기도 자동제어 방법을 적용했을 때와 적용하지 않았을 때를 비교하여 도 5에 나타내었다.

상기 표5에서 보는바와 같이 종래의 소결광 염기도는 변동범위가 컸으나 본 발명에 따른 염기도 자동제어프로그램을 적용했을 경우 변동 폭이 줄고 일정 목표치에서 안정화함을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명은 소결광의 염기도를 안정시켜 후공정인 고로공정에서의 원활한 조업을 도모하고 부원료 사용량을 안정시켜 품질개선은 물론 부원료 과사용을 방지하여 원가절감에도 기여하는 것이다.

상술한 바와같은 본 발명에 따르면, 소결용 원료의 예상염기도(이하 이론염기도)와 소결광 화학성분 분석값(이하 소결광 염기도)과의 상관관계를 기초하여 소결광 염기도를 자동적으로 제어함으로서, 소결광의 염기도를 안정시켜 후공정인 고로공정에서의 원활한 조업을 도모할 수 있고, 부원료 사용량을 안정시켜 품질개선은 물론, 부원료 과사용을 방지하여 원가절감에도 기여할 수 있는 특별한 효과가 있는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 일실시예에 대한 설명에 불과하며, 본 발명은 그 구성의 범위내에서 다양한 변경 및 개조가 가능하다.

Claims (4)

1. 소결광 절출기에 의해 소결광을 절출한후, 소결광 제조기에 의해 소결광 제조시 소결광의 염기도를 자동적으로 제어하는 방법에 있어서,

   소결광 염기도 분석값 및 소결광 목표염기도를 입력하는 단계(S1,S2);

   소결광 염기도 분석값과 소결용원료의 이론염기도와의 비례관계식을 통해 소결용원료의 목표 염기도를 결정하는 단계(S3);

   상기 소결광 염기도 분석값으로부터 이론염기도를 계산하는 단계(S4,S5);

   소결용원료의 목표염기도에서 이론염기도를 뺄셈하여 그 편차를 구하는 단계(S6);

   편차 발생시에, 목표염기도에 허용범위 내에 접근하도록 절출기로 부원료 사용량을 증감시키도록 제어하는 단계(S7,S8);를 포함함을 특징으로 하는 소결광 제조시 염기도 자동제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 단계(S7,S8)의 부원료는 석회석임을 특징으로 하는 소결광 염기도 제어방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 단계(S7,S8)는 상기 편차가 양(+)일 경우에는 부원료인 석회석의 절출비를 증가시키고, 반대로, 상기 편차가 음(1)일 경우에는 석회석 절출비를 감소시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 소결광 제조시 염기도 자동제어방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 단계(S7,S8)의 부원료는 규사임을 특징으로 하는 소결광 염기도 제어방법.