KR20100092067A - 전기 아크로, 전기 아크로 제어 방법, 및 전기 아크로의 포말형 슬래그 높이의 결정 방법 - Google Patents

전기 아크로, 전기 아크로 제어 방법, 및 전기 아크로의 포말형 슬래그 높이의 결정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 아크로의 상태 변수를 결정하는 방법에 관한 것이며, 특히 전기 아크로 내의 포말형 슬래그(15)의 높이를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기한 방법에 의하면, 전기 아크로에 공급되는 에너지가 하나 이상의 전기 센서(13a, 13b, 13c)에 의해 결정되며, 전기 아크로에 관한 진동의 형태에서 구조 기인 소음이 측정된다. 하나 이상의 상태 변수, 특히 포말형 슬래그(15)의 높이가 전달 함수에 의해 결정되며, 상기 전달 함수는 측정된 진동 즉 구조 기인 소음을 평가함으로써 그리고 하나 이상의 전기 센서(13a, 13b, 13c)의 측정된 데이터를 평가함으로써 결정된다. 따라서, 포말형 슬래그(15)의 높이의 상태는 이러한 방법으로 신뢰성있게 시간에 대해 검출 및 모니터링된다. 포말형 슬래그(15)의 높이는 전기 아크로 안으로 에너지가 도입되는 유효도에 대해 결정적인 요소이다. 더욱이, 포말형 슬래그(15)에 의해 아크(18)를 덮음으로써 복사를 통한 손실이 감소된다. 이와 같이 향상된 측정 방법에 의해, 포말형 슬래그의 높이가 신뢰성있는 방법으로 자동적으로 제어 또는 조절될 수 있다.

Description

전기 아크로, 전기 아크로 제어 방법, 및 전기 아크로의 포말형 슬래그 높이의 결정 방법 {ELECTRIC ARC FURNACE, METHOD FOR CONTROLLING THE SAME, AND METHOD FOR DETERMINING A FOAM SLAG HEIGHT OF AN ELECTRIC ARC FURNACE}
본 발명은 하나 이상의 전극을 갖는 전기 아크로(electric arc furnace)의 하나 이상의 상태 변수를 결정하는 방법에 관한 것이며, 여기서, 전기 아크로에 공급되는 에너지는 하나 이상의 전기 센서에 의해 결정된다. 본 발명은 또한 노 케이싱 및 하나 이상의 전극을 갖춘 전기 아크로 및 그러한 전기 아크로의 제어 방법에 관한 것이며, 여기서, 각각의 전극에 대해 전류 리드(current lead)가 제공된다.
독일특허공보 제197 48 310 C1호에는 전기 아크로에 공급되는 에너지와 함께, 스크랩(scrap), 강, 합금제 또는 혼합 물질과 같은 전기 아크로의 공급 물질을 근거로 전기 아크로 내의 포말형 슬래그(foamed slag)를 예측하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 전기 아크로의 상태 변수는 이러한 방법으로 충분히 신뢰성 있고 정확하게 결정될 수 없다.
유럽특허공개 제0 637 638 A1호는 전기 아크로 내에 용융 금속을 생성시키는 방법을 개시한다. 여기서, 포말형 슬래그의 층 높이가 전기 아크로의 상태 변수로서 측정되며, 가능하다면, 포말형 슬래그의 층 높이를 조절하는데 사용된다. 포말형 슬래그의 높이를 측정하기 위해, 포말형 슬래그의 층 높이를 제어하기 위해 측정된 소음 레벨의 형태로 사용되는 전기 아크로에서 발생되는 소음 방출이 개시된다. 포말형 슬래그의 높이를 측정하기 위해 전기 작동 매개변수 및 전압 전기 아크로의 전류 세기가 사용될 수 있다는 것도 또한 개시된다.
유럽특허공개 제0 661 910 A1호는 DC 아크로의 전극 조절 방법 및 전극 조절 장치를 개시한다. 여기서, 전기 아크로에 대한 에너지의 공급은 하나 이상의 전기 센서에 의해 결정된다. 이러한 유럽특허공개는 전기 아크로 내의 슬래그 높이가 상태 변수라는 것을 또한 개시하고 있다.
본 발명의 목적은 전기 아크로의 상태 변수의 결정을 향상시키는 것을 가능하게 하는 것이다.
이러한 목적은 도입부에서 설명한 유형의 방법에 의해 달성되는데, 여기서, 전기 아크로에 관한 진동이 측정되고, 측정된 진동을 평가함으로써 그리고 하나 이상의 전기 센서의 측정된 데이터를 평가함으로써 결정되는 전달 함수에 의해 전기 아크로의 상태 변수가 결정된다.
전기 아크로가 작동되는 동안 전기 아크로의 상태 변수들, 특히 전기 아크로의 내용물에 관한 상태 변수들이 본 발명에 따라 상당히 정확하고 신뢰성 있게 결정될 수 있는데 즉, 온라인(online)으로 결정될 수 있다. 이것은 전기 아크로의 향상된 자동 프로세스 제어 및 조절을 위한 중요한 전제 조건을 만족시킨다.
유리하게도, 상태 변수로서 포말형 슬래그의 높이가 결정될 수 있다.
전기 아크로에 관한 진동 즉, 구조 기인 소음(structure-borne noise)이 유리하게 하나 이상의 가속도 센서에 의해 측정될 수 있다.
전기 아크로의 상기 하나 이상의 전극의 하나 이상의 아크로부터 발산되는 진동 즉, 구조 기인 소음이 유리하게 측정된다.
여기 신호 및 출력 신호로부터 전달 함수가 결정되는 것이 유리할 수 있으며, 여기 신호는 하나 이상의 전기 센서의 측정된 데이터를 평가함으로써 결정되고, 상기 출력 신호는 전기 아크로에 대해 측정되는 진동을 평가함으로써 결정된다.
상기 하나 이상의 전기 센서에 의해 전류 신호가 측정되고 상기 전류 신호를 상기 여기 신호를 형성하는데 사용하는 것이 적절할 수 있다.
상기한 방법의 유리한 개선예로서, 상기 여기 신호는 상기 전류 신호를 자동으로 곱함으로써 즉, 제곱(squaring)함으로써 형성될 수 있다.
유리하게로는, 상기 하나 이상의 전기 센서에 의해 전압 신호가 결정될 수 있으며, 상기 전압 신호는 상기 여기 신호를 형성하는데 사용될 수 있다. 적절하다면, 전압 신호의 측정 및/또는 사용은 전류 신호의 측정 및 사용에 추가로 또는 대안으로서 실시될 수 있다.
상기 여기 신호는 상기 전류 신호를 상기 전압 신호와 곱함으로써 형성되는 것이 유리할 수 있다.
상기 전달 함수는 크로스-파워 스펙트럼(cross-power spectrum)에 의해 결정되는 것이 유리할 수 있다.
상기 전달 함수는 하나 이상의 개별 주파수에서 평가되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 하나 이상의 개별 주파수는 상기 아크에 또는 상기 전기 아크로에 공급되는 전력(power)의 주파수의 곱인 것이 유리할 수 있다.
상기 포말형 슬래그의 높이는 상기 하나 이상의 개별 주파수에서 상기 전달 함수에서의 변화에 따라 결정되는 것이 적절할 수 있다.
상기한 방법의 다른 유리한 형태는 첨부된 청구의 범위의 청구항 14 내지 청구항 20의 전기 아크로 제어 방법에 기재되어 있다.
상기한 목적은 또한, 노 케이싱 및 하나 이상의 전극을 구비하며, 상기 하나 이상의 전극 각각에 대한 전류 리드가 제공되는 전기 아크로에 의해 달성되며, 여러 형태의 상기한 바와 같은 방법을 실시하기 위해, 전류 리드 상에 하나 이상의 전기 센서가 제공되며, 상기 노 케이싱의 벽 상에 진동을 감지하기 위한 하나 이상의 구조 기인 소음 센서가 제공된다.
본 발명에 따른 전기 아크로의 이점은 본 발명에 따른 방법의 이점과 가장 큰 정도로 유사하다.
상기 하나 이상의 전극 각각에 대해 전기 센서가 제공되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 하나 이상의 구조 기인 소음 센서가 가속도 센서로서 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 하나 이상의 전극 각각에 대해 구조 기인 소음 센서가 제공되는 것이 유리할 수 있다.
상기 하나 이상의 구조 기인 소음 센서는 상기 전극 각각과 마주하는 상기 노 케이싱의 벽 상에 배치되는 것이 유리할 수 있다.
상기 하나 이상의 전기 센서 및 상기 하나 이상의 구조 기인 소음 센서는 신호 처리 장치에 의해 연결되는 것이 유리할 수 있다.
상기 신호 처리 장치와 상기 하나 이상의 구조 기인 소음 센서를 연결하기 위해, 하나 이상의 광도파로가 제공되는 것이 유리할 수 있다.
상기한 전기 아크로의 유리한 개선예에서, 상기 하나 이상의 구조 기인 소음 센서는 하나 이상의 신호 라인에 의해, 그리고 상기 광도파로의 앞에 배치된 광학 장치에 의해 상기 광도파로에 연결되는 것이 유리할 수 있다.
상기 하나 이상의 신호 라인은 보호식으로 경로가 정해지도록 형성되는 것이 유리할 수 있다.
상기 신호 처리 장치는 상기 전기 아크로를 위한 조절 장치와 연결되는 것이 유리할 수 있다.
아래에, 도면과 관련한 실시예를 근거로 본 발명의 다른 이점과 세부 사항을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 아크로의 개략도이며,
도 2는 본 발명에 따른 전기 아크로의 개략적인 단면도이다.
도 1은 전류 리드에 의해 전류 공급 장치(12)와 연결되는 다수의 전극(3a, 3b, 3c)을 갖는 전기 아크로(electric arc furnace)를 도시한다. 전류 공급 장치(12)는 전기로용 변압기(furnace transformer)를 구비하는 것이 바람직하다.
하나 이상의 전극에 의해, 3개의 전극(3a, 3b, 3c)으로 도시된 실시예에서, 예를 들어 아마도 합금제 및/또는 혼합 물질을 갖는 스크랩(scrap) 및/또는 강(steel)과 같은 공급 물질들이 전기 아크로 내에서 용융된다. 전기 아크로 내에서 강을 생산하는 경우, 하나 이상의 전극(3, 3a, 3b, 3c)에서 형성되는 아크(18)(도 2 참조)에 의해 도입되는 에너지를 향상시키는 수단으로서, 매체 혼합물(media mixture)을 취입(blowing-in)함으로써 슬래그 또는 포말형 슬래그(foamed slag; 15)(도 2 참조)가 형성되며 포말형 된다.
도시된 실시예에서, 전극(3a, 3b, 3c)의 전류 리드 상에는 전기 센서(13a, 13b, 13c)가 제공되며, 이 전기 센서(13a, 13b, 13c)는 전극(3a, 3b, 3c)에 공급되는 전류 및/또는 전압 또는 에너지를 측정하는데 사용될 수 있다. 전기 센서(13a, 13b, 13c)는 예를 들어, 케이블로서 형성된, 전기 측정 신호용 신호 라인(14a, 14b, 14c)을 통해 신호 처리 장치(8)와 연결된다.
벽(2) 상에 또는 노 케이싱(1)의 패널 상에, 즉 노 케이싱(1)의 외부 경계 상에는 노 케이싱(1)에 관한 진동을 측정하기 위한 구조 기인 소음 센서(structure-borne noise sensor; 4a, 4b, 4c)가 배치된다. 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)는 노 케이싱(1) 또는 노 케이싱(1)의 벽(2)에 직접적으로 및/또는 간접적으로 연결되도록 배치될 수 있다.
도시된 실시예에 나타낸 바와 같이, 구조 기인 소음(sturcture-borne noise)을 측정하기 위한 센서들 즉, 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)는 노 케이싱(1)의 외벽에 배치될 수 있다. 이 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)는, 예를 들어, 노 케이싱(1) 둘레로 일정한 간격으로 배치될 수 있다. 구조 기인 소음 측정의 정확도를 높이기 위해, 각각의 전극(3a, 3b, 3c)에 대해 구조 기인 소음 센서(4a, 4b, 4c)를 제공하는 것이 적절할 수 있다. 이 경우, 구조 기인 소음 센서(4a, 4b, 4c)가 반드시 노 케이싱(1)의 외벽에 배치될 필요가 없다. 바람직하게, 전극(3a, 3b, 3c)에 할당되는 적어도 하나의 구조 기인 소음 센서(4a, 4b, 4c)는 이 전극(3a, 3b, 3c)으로부터 최소한의 가능한 거리의 위치, 바람직하게 노 케이싱(1)의 외벽 상의 위치에 배치될 수 있다. 구조 기인 소음은 강철욕(steel bath ; 16)을 통해 및/또는 포말형 슬래그(15)를 통해 노 케이싱(1)으로 전달되며, 진동의 형태로 노 케이싱(1) 상에서 간접적으로 및/또는 직접적으로 측정될 수 있다.
구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)는 신호 처리 장치(8)에 연결된다. 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)에 의해 신호 처리 장치(8)에 송신되는 신호들은 적어도 부분적으로 광도파로(optical waveguide; 7)를 경유하여 통과한다. 광도파로(7)와 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c) 사이에는 적어도 하나의 광학 장치(6)가 배치되며, 이들 광학 장치(6)는 하나 이상의 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)의 신호들을 증폭 및/또는 변환시키는 기능을 한다. 구조 기인 소음 센서(4a, 4b, 4c)의 신호들을 전송하는 신호 라인(5, 5a, 5b, 5c)이 노 케이싱(1)에 밀접하게 근접해서 배치되거나, 또는 일부의 상황 하에서는 노 케이싱(1) 상에 오히려 직접적으로 제공될 수 있다. 신호 라인(5, 5a, 5b, 5c)은 이들 신호 라인(5, 5a, 5b, 5c)이 열, 전자기장, 기계적 부하 및/또는 다른 부하로부터 보호되도록 경로가 정해지는 것이 바람직하다.
바람직하게, 전기 센서(13a, 13b, 13c)는 케이블로서 형성되는 신호 라인(14a, 14b, 14c)을 경유하여 신호 처리 장치(8)에 연결될 수 있다. 신호 처리 장치(8)에서, 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)의 측정 신호들로부터 그리고 전기 센서(13a, 13b, 13c)의 측정 신호들로부터 평가 데이터가 결정된다. 이 평가 데이터는 전기 아크로의 하나 이상의 상태 변수에 관한 것이며, 평가 데이터는 바람직하게 포말형 슬래그(15)(도 2 참조) 또는 그 높이에 관련된다. 신호 처리 장치(8)는 상태 신호(10)를 조절 장치(9)로 전송하며, 바람직하게로는 포말형 슬래그(15)의 현재 계산된 및/또는 미리 계산된 높이를 전기 아크로에 대한 조절 장치(9)로 전송한다. 상태 신호(10)는 적어도 부분적으로 평가 데이터를 나타낸다. 이러한 상태 신호(10)를 고려해서, 조절 장치(9)는 예를 들어, 전기 아크로 안으로의 매체 혼합물의 취입, 석탄의 도입, 산소 및/또는 다른 물질의 도입을 조절하기 위해 전기 아크로에 대한 작동 신호 및 조절 신호 중 어느 하나 이상의 신호(11)를 결정한다.
본 발명의 유리한 개선예에서, 하나 이상의 전극(3, 3a, 3b, 3c)의 위치 또는 높이를 제어 또는 조절하기 위한 작동 신호 및 조절 신호 중 어느 하나 이상의 신호(11)가 또한 결정될 수 있다. 전극(3, 3a, 3b, 3c)의 위치 특히 높이에 영향을 주기 위해, 전극(3, 3a, 3b, 3c)의 상승 및 하강을 제어하기 위한 하나 이상의 제어 수단이 제공되어 조절 장치(9)와 연결된다.
제어 컴퓨터가 전기 아크로와 결합될 수 있는데, 이러한 제어 컴퓨터는 더 이상 구체적으로 나타내지 않으며 이러한 제어 컴퓨터에 의해 포말형 슬래그(15)의 축적 및 높이가 제어 또는 조절될 수 있다. 이 제어 컴퓨터는 작동 신호(11)를 특히 전기 아크로의 공급 장치로 전송한다. 제어 컴퓨터는 신호 처리 장치(8) 및/또는 조절 장치(9)를 포함할 수도 있다. 전기 아크로의 공급 장치는 예를 들어, 소위 주입 랜스(injection lance)을 구비할 수 있으며, 이 주입 랜스에 의해 산소 및/또는 석회가 전기 아크로 안으로 즉, 전기 아크로의 노 케이싱(1) 안으로 취입된다. 상기한 물질들은 특히 강철욕(16) 위의 포말형 슬래그(15) 안으로 취입된다. 공급 장치에 의해, 특히 공기와 혼합된 탄소가 포말형 슬래그(15) 안으로 공급된다. 이러한 포말형 슬래그 내에서, 탄소가 이산화탄소 및/또는 일산화탄소로 변환되어, 포말형 슬래그(15)가 생성된다. 공급 장치에 의해 매체 혼합물을 취입함으로써, 아크(18)(도 2 참조)에 의한 에너지의 도입이 향상된다. 더욱이, 전기 아크로 내에서의 복사를 통한 손실이 감소된다.
모델(model)의 도움으로 직접적으로 또는 간접적으로 전기 아크로 내의 물질 특히 가스의 농도를 측정할 수 있거나 이러한 농도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 탄소, 산소, 이산화탄소 및/또는 일산화탄소와 같은 물질의 농도에 대한 데이터는 제어 컴퓨터 또는 신호 처리 장치(8) 및/또는 조절 장치(9)로 제공되는 것이 바람직하다. 제공된 데이터는 조절 신호(11)를 결정하기 위해 처리되고 사용될 수 있다.
실시예를 통해 제시된 개선예에서, 도 1에 도시된 전기 아크로는 3상 AC 아크로로서 형성된다. 원칙적으로, 본 발명은 광범위한 유형의 아크로에 적용될 수 있고, 예를 들어 DC로(DC furnace)에도 적용될 수 있다.
도 2는 전기 아크로 내에 아크(18)가 있는 전극(3, 3a, 3b, 3c)의 단순화된 도면이다. 전기 아크로의 노 케이싱(1)의 벽(2) 상에는 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)가 배치되며, 이러한 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)는 신호 라인(5, 5a, 5b, 5c)에 연결되며, 신호 라인(5, 5a, 5b, 5c)에 의해 신호 처리 장치(8)(도 1 참조)에 측정 신호들이 전송될 수 있다. 노 케이싱(1) 내의 강철욕(16) 및 포말형 슬래그(15)가 개략적으로 도시된다.
포말형 슬래그(15)의 높이는 전기 아크로 내의 구조 기인 소음의 전달 함수에 의해 신호 처리 장치(8)에서 결정될 수 있다. 이 전달 함수는 여기(excitation)로부터 검출까지 구조 기인 소음의 - 도 2에 개략적으로 나타낸 - 전달 경로(17)를 특성화한다.
구조 기인 소음의 여기는 전극(3, 3a, 3b, 3c)의 아크(18)에서 전력 공급에 의해 발생한다. 구조 기인 소음 즉, 여기에 의해 발생되는 진동은 전기 아크로의 벽(2)까지 적어도 부분적으로 강철욕(16)을 덮는 포말형 슬래그(15)를 통해 및/또는 액체 강철욕(16)을 통해 전달된다. 구조 기인 소음의 전달은 적어도 부분적으로 전기 아크로 내의 아직 용융되지 않은 공급 물질을 통해 또한 추가로 발생될 수 있다. 구조 기인 소음의 검출은 전기 아크로의 노 케이싱(1)의 벽(2) 상에 배치된 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)에 의해 실행된다. 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)는 노 케이싱(1)의 벽(2)에 관한 진동을 포착한다. 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)는 가속도 센서로서 형성되는 것이 바람직하다. 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)는 포말형 슬래그 구역 위에 제공되는 것이 바람직하다. 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)는 전기 아크로의 벽(2) 상의 전극(3, 3a, 3b, 3c)의 양측에 배치되는 것이 바람직하다.
전기 센서(13a, 13b, 13c)는 전극(3, 3a, 3b, 3c)의 전류 및/또는 전압 신호를 감지한다. 전류 및/또는 전압 신호는 시간 분리법(time-resolved manner)으로 감지되는 것이 바람직하다. 구조 기인 소음 센서의 신호들은 보호된 신호 라인(5, 5a, 5b, 5c)을 통해 광학 장치(6)(도 1 참조)로 연결된다. 광학 장치(6)는 바람직하게 실제 전기 아크로에 비교적 근접하게 배치된다. 광학 장치(6)는 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)의 신호들을 증폭 및 변환시키는 기능을 한다. 광학 장치(6)에서, 신호들은 광학 신호로 변환되며 비교적 보다 긴 거리 예컨대 50 m 내지 200 m에 걸쳐 간섭없이 광도파로(7)를 통해 신호 처리 장치(8)로 전송된다.
신호 처리 장치(8)에서 신호들이 감지되고 평가된다. 신호 처리 장치(8)에서, 바람직하게 신호들은 예를 들어 6000 샘플/초와 같은 적절하게 높은 샘플링 속도(sampling rate)로 디지털화된다. 전극(3, 3a, 3b, 3c)의 여기 신호들은 바람직하게 연관된 전류 신호 및/또는 연관된 전압 신호의 곱(multiplication)에 의해 형성된다. 출력 신호들은 구조 기인 소음 신호를 형성한다. 다음의 식은 상기한 바를 시간 영역의 신호들에 적용한 것이다.
(Ⅰ) Y(t) = h(t)°X(t)
여기서, Y(t)는 구조 기인 소음 신호를 나타내며, X(t)는 아크(18) 내의 전력 공급을 나타내고, h(t)는 스텝 응답(step response)을 나타낸다. 변수들 h(t) 및 X(t)는 합성곱 연산자(convolution operator)에 의해 서로 결합된다.
전달 함수 H(ω)는 주파수 영역에서 결정된다.
(Ⅱ) y(ω) = H(ω)·x(ω)
여기서, y(ω) 및 x(ω)는 여기 및 출력 신호의 푸리에 변환이다.
변수 y(ω), H(ω) 및 x(ω)는 복소수이다. 복소 분할(complex division)을 방지하기 위해, H(ω)는 크로스-파워 스펙트럼(cross-power spectrum)을 통해 계산된다.
(Ⅲ) |H(ω)| = |Wxy(ω)|/Wxx(ω)
여기서, Wxy(ω)는 크로스-파워 스펙트럼을 나타내며, Wxx는 입력 측에서의 파워 스펙트럼 즉, 여기 측에서의 파워 스펙트럼을 나타낸다.
연결된 파워의 기본파 및 고조파에 의해 여기가 발생되므로, 전달 함수 H(ω)는 불연속 주파수에서 결정되며, 불연속 주파수는 전극(3, 3a, 3b, 3c)으로의 전력 공급의 기본 주파수의 배수(multiple)(고조파(harmonics))이다. 예를 들어 50 Hz에서 작동되는 전기 아크로를 위한 전원 장치(12)의 경우에, 불연속 주파수는 100 Hz의 배수이다.
전달 함수 H(ω)는 전기 아크로 내의 매체를 특성화한다. 따라서, 시간에 대한 매체의 변화량, 예를 들어, 포말형 슬래그(15)의 높이는 전달 함수의 변화에 의해 결정될 수 있다.
전달 함수값의 감쇠 또는 증폭은 포말형 슬래그(15)의 높이와 상호관련된 결과치(resultant)를 계산하는데 사용될 수 있다. 이것은 약 1초 내지 2초의 시간 분리에 의해 실험을 측정할 때 확인되었다.
신호 처리 장치(8)에서의 평가는 전기 아크로의 작동으로부터의 경험치에 의해 적응될 수 있다. 이러한 신호 감지 및 평가와 슬래그 결정은 작동하는 동안 온라인으로 실시되어, 전기 아크로 내의 슬래그 높이를 특성화하는 상태 신호가 프로세스를 자동으로 조절하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 측정 기술들에 의해 향상된 포말형 슬래그 프로세스의 향상된 지식은 향상된 프로세스 제어 및 조절을 가능하게 하여, 다음의 장점을 갖게 된다.
-특히 노 수리에 의해 야기되는 가동중지 시간을 감소시킴으로써 보다 높은 특정 용융 성능(specific smelting capacity)을 통해 생산성을 향상시킴
-일정한 태핑 온도를 유지시키는 동안 특정 용융 에너지가 감소됨
-노 케이싱(1)의 내벽으로의 복사 에너지를 감소시킴으로써 벽의 마모를 감소시킴
-전극 소모를 감소시킴
본 발명에 있어 중요한 범주를 다음과 같이 요약할 수 있다.
본 발명은 전기 아크로의 상태 변수를 결정하는 방법에 관한 것이며, 특히 전기 아크로 내의 포말형 슬래그(15)의 높이를 결정하기 위한 방법에 관한 것이고, 여기서, 전기 아크로에 공급되는 에너지는 하나 이상의 전기 센서(13a, 13b, 13c)에 의해 결정되며, 전기 아크로에 관한 진동의 형태에서의 구조 기인 소음이 측정되고, 하나 이상의 상태 변수, 특히 포말형 슬래그(15)의 높이가 전달 함수에 의해 결정되며, 상기 전달 함수는 측정된 진동 즉 구조 기인 소음을 평가함으로써 그리고 하나 이상의 전기 센서(13a, 13b, 13c)의 측정된 데이터를 평가함으로써 결정된다. 포말형 슬래그(15)의 높이의 상태는 이러한 방법으로 신뢰성있게 시간에 대해 검출 및 모니터링된다. 포말형 슬래그(15)의 높이는 전기 아크로 안으로 에너지가 도입되는 유효도에 대해 결정적인 요소이다. 더욱이, 포말형 슬래그(15)에 의해 아크(18)를 덮음으로써 복사를 통한 손실이 감소된다. 이와 같이 향상된 측정 방법에 의해, 포말형 슬래그의 높이가 신뢰성있는 방법으로 자동적으로 제어 또는 조절될 수 있다.

Claims (29)

  1. 하나 이상의 전극(3, 3a, 3b, 3c)을 갖는 전기 아크로의 포말형 슬래그 높이의 결정 방법으로서, 상기 전기 아크로에 공급되는 에너지가 하나 이상의 전기 센서(13a, 13b, 13c)에 의해 결정되는, 전기 아크로의 포말형 슬래그 높이의 결정 방법에 있어서,
    상기 전기 아크로에 관한 구조 기인 소음 진동을 측정하는 단계와, 그리고
    상기 측정된 구조 기인 소음 진동의 평가 및 상기 하나 이상의 전기 센서(13a, 13b, 13c)의 측정된 데이터의 평가에 의해 결정되는 전달 함수에 의해 상기 포말형 슬래그(15) 높이를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    전기 아크로의 포말형 슬래그 높이의 결정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 아크로에 관한 구조 기인 소음 진동이 하나 이상의 가속도 센서에 의해 측정되는,
    전기 아크로의 포말형 슬래그 높이의 결정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 아크로의 상기 하나 이상의 전극(3, 3a, 3b, 3c)의 하나 이상의 아크(18)로부터 발산되는 구조 기인 소음 진동이 측정되는,
    전기 아크로의 포말형 슬래그 높이의 결정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전달 함수가 여기 신호 및 출력 신호로부터 결정되며, 상기 여기 신호가 상기 하나 이상의 전기 센서(13a, 13b, 13c)의 측정된 데이터를 평가함으로써 결정되고, 상기 출력 신호가 상기 전기 아크로에 관해 측정되는 구조 기인 소음 진동을 평가함으로써 결정되는,
    전기 아크로의 포말형 슬래그 높이의 결정 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전기 센서(13a, 13b, 13c)에 의해 전류 신호가 측정되며, 상기 전류 신호가 상기 여기 신호를 형성하는데 사용되는,
    전기 아크로의 포말형 슬래그 높이의 결정 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 여기 신호가 상기 전류 신호를 제곱(squaring)함으로써 형성되는,
    전기 아크로의 포말형 슬래그 높이의 결정 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전기 센서(13a, 13b, 13c)에 의해 전압 신호가 측정되며, 상기 전압 신호가 상기 여기 신호를 형성하는데 사용되는,
    전기 아크로의 포말형 슬래그 높이의 결정 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 여기 신호가 상기 전류 신호를 상기 전압 신호와 곱함으로써 형성되는,
    전기 아크로의 포말형 슬래그 높이의 결정 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전달 함수가 크로스-파워 스펙트럼에 의해 결정되는,
    전기 아크로의 포말형 슬래그 높이의 결정 방법.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 전달 함수가 하나 이상의 불연속 주파수에서 평가되는,
    전기 아크로의 포말형 슬래그 높이의 결정 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 불연속 주파수가 상기 아크(18)에 공급되는 전력의 주파수의 곱인,
    전기 아크로의 포말형 슬래그 높이의 결정 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 포말형 슬래그(15)의 높이가 상기 하나 이상의 불연속 주파수에서 상기 전달 함수의 변화에 따라 결정되는,
    전기 아크로의 포말형 슬래그 높이의 결정 방법.
  13. 전기 아크로 제어 방법으로서,
    제 1 항에 기재된 방법에 따라 상기 전기 아크로의 포말형 슬래그 높이를 결정하는 단계와, 그리고
    특정의 상기 하나 이상의 상태 변수에 의해 상기 전기 아크로에 대한 작동 신호 및 조절 신호 중 어느 하나 이상의 신호(11)를 결정하는 단계를 포함하는,
    전기 아크로 제어 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 전기 아크로의 공급 장치에 상기 작동 신호 및 조절 신호 중 어느 하나 이상의 신호(11)가 전송되는,
    전기 아크로 제어 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    산소의 취입에 영향을 주는 작동 신호 및 조절 신호 중 어느 하나 이상의 신호(11)가 전송되는,
    전기 아크로 제어 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    탄소의 취입에 영향을 주는 작동 신호 및 조절 신호 중 어느 하나 이상의 신호(11)가 전송되는,
    전기 아크로 제어 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    석회의 취입에 영향을 주는 작동 신호 및 조절 신호 중 어느 하나 이상의 신호(11)가 전송되는,
    전기 아크로 제어 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전극(3, 3a, 3b, 3c)의 위치에 영향을 주기 위한 작동 신호 및 조절 신호 중 어느 하나 이상의 신호(11)가 전송되는,
    전기 아크로 제어 방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 작동 신호 및 조절 신호 중 어느 하나 이상의 신호(11)를 결정하기 위해 신경망이 사용되는,
    전기 아크로 제어 방법.
  20. 노 케이싱(1) 및 하나 이상의 전극(3, 3a, 3b, 3c)을 구비하며, 상기 하나 이상의 전극(3, 3a, 3b, 3c) 각각에 대한 전류 리드가 제공되는 전기 아크로에 있어서,
    제 1 항 또는 제 13항에 기재된 방법을 실시하기 위해, 전류 리드 상에 하나 이상의 전기 센서(13a, 13b, 13c)가 제공되며, 상기 노 케이싱(1)의 벽(2) 상에 구조 기인 소음 진동을 감지하기 위한 하나 이상의 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)가 제공되는 것을 특징으로 하는,
    전기 아크로.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전극(3, 3a, 3b, 3c) 각각에 대해 전기 센서(13a, 13b, 13c)가 제공되는,
    전기 아크로.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)가 가속도 센서로서 형성되는,
    전기 아크로.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전극(3, 3a, 3b, 3c) 각각에 대해 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)가 제공되는,
    전기 아크로.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)가 상기 전극(3, 3a, 3b, 3c) 각각과 마주하는 상기 노 케이싱(1)의 벽(2) 상에 배치되는,
    전기 아크로.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전기 센서(13a, 13b, 13c) 및 상기 하나 이상의 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)는 신호 처리 장치(8)에 의해 연결되는,
    전기 아크로.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 신호 처리 장치(8)와 상기 하나 이상의 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)를 연결하기 위해 하나 이상의 광도파로(7)가 제공되는,
    전기 아크로.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 구조 기인 소음 센서(4, 4a, 4b, 4c)가 하나 이상의 신호 라인(5, 5a, 5b, 5c)에 의해 그리고 상기 광도파로(7)의 앞에 배치된 광학 장치(6)에 의해 상기 광도파로(7)에 연결되는,
    전기 아크로.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 신호 라인(5, 5a, 5b, 5c)이 보호식으로 경로가 정해지도록 형성되는,
    전기 아크로.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 신호 처리 장치(8)가 상기 전기 아크로를 위한 조절 장치(9)와 연결되는,
    전기 아크로.
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