KR20140118390A - 스테이브 두께 예측 방법 - Google Patents

스테이브 두께 예측 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스테이브 두께 예측 방법에 관한 것으로, 고로 조업 중 기간을 두고 스테이브 두께를 실제로 측정한 측정 데이터 및 스테이브에 부착되는 슬래그 코팅층의 두께를 계산한 계산값을 수집하여 슬래그 코팅층을 포함한 스테이브의 두께를 도출하는 것으로, 고로 조업 중 고로 내 벽면의 스테이브 상태를 실시간으로 관찰 및 관리할 수 있어 고로 조업의 안정성 및 고로의 수명을 증대시킨다.

Description

스테이브 두께 예측 방법{METHOD FOR PREDICTING THICKNESS OF STAVE}
본 발명은 스테이브의 두께 예측 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 고로 내 스테이브 두께를 예측하여 고로 내 스테이브 상태를 모델링하여 작업자가 용이하게 확인 할 수 있도록 한 스테이브의 두께 예측 방법에 관한 것이다.
고로 조업은 고로의 상부로 장입된 철광석이 풍구를 통해 공급된 열풍에 의해 융융되어 용융물을 생성하게 되고, 노하부에 축적되어 있는 용융물이 출선구를 통해 연속적으로 배출되는 공정이다.
본 발명과 관련된 선행기술로는 국내등록특허 제10-0431872호(2004.05) "고로 스테이브 설치구조"가 있다.
본 발명의 과제는, 고로 내 스테이브 두께를 예측하여 고로 내 스테이브 상태를 확인하여 고로의 조업 안정성과 노의 수명을 연장할 수 있도록 한 스테이브 두께 예측 방법을 제공하는 데 있다.
이러한 본 발명의 과제는, 내부에 냉각수가 흐르는 유로가 형성되며, 고로의 내주면 둘레를 감싸도록 다수 장착되어 고로의 내벽을 냉각하는 스테이브의 두께를 예측하는 스테이브 두께 예측 방법이며,
고로 조업 중 기간을 두고 스테이브 두께를 실제로 측정한 측정 데이터를 수집하고, 상기 스테이브의 표면에 부착되는 슬래그 코팅층의 두께를 계산한 계산값을 수집하는 단계;
상기 수집하는 단계에서 수집된 측정 데이터와 상기 데이터 수집 기간 내 스테이브에 부착된 슬래그 코팅층의 두께를 통해 슬래그 코팅층을 포함한 스테이브의 두께를 도출하는 단계를 포함한 스테이브 두께 예측 방법을 제공함으로써 해결된다.
본 발명은 고로 조업 중 고로 내 벽면의 스테이브 상태를 실시간으로 관찰 및 관리할 수 있어 고로 조업의 안정성 및 고로의 수명을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스테이브 두께 예측 방법에서 고로 내벽에 스테이브가 장착된 예를 도시한 단면도
도 2는 본 발명에 따른 스테이브 두께 예측 방법에서 고로 내벽에 장착되는 스테이브의 내부 구조를 도시한 단면도
도 3은 본 발명에 따른 스테이브 두께 예측 방법을 도시한 블록도
도 4는 본 발명에 따른 스테이브 두께 예측 방법에서 노체 열부하에 따른 스테이브에 부착된 슬래그 코팅층의 두께를 나타낸 그래프
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 고로(1) 내벽에는 다수의 스테이브(2)가 장착되며, 상기 스테이브(2)는 내부에 냉각수가 흘러 고로(1)의 내벽을 냉각한다. 상기 스테이브(2)는 직사각형 블록 형상으로 형성되어 고로(1) 내벽의 내주면을 따라 고로(1)의 내벽 둘레로 장착되며, 고로(1)의 높이에 따라 고로(1)의 샤프트부를 포함하여 다단으로 장착된다.
상기 고로(1)의 외피(1a)는 철재로 제조되고,고로(1)의 내측면에는 상기 외피(1a)를 보호하도록 내화벽(1b)이 형성되고, 상기 내화벽(1b) 내측으로 스테이브(2)가 장착된다.
상기 스테이브(2)는 내부에 냉각수가 흐르는 유로가 형성되며 금속재로 형성된 스테이브 본체; 및
상기 스테이브 본체의 전면에 장착되어 상기 스테이브 본체의 전면을 커버하는 스테이브 커버 벽체를 포함한다.
그리고, 상기 스테이브(2)의 전면에는 고로 조업 중 슬래그가 튀어 부착되면서 슬래그 코팅층(3)이 형성된다. 상기 슬래그 코팅층(3)은 고로 조업 중 상기 스테이브 본체의 전면에 부착되어 스테이브(2)를 고로 조업 중 발생되는 고온으로부터 보호하고, 고로 조업 중 탈부착되어 수시로 그 두께가 변화된다. 상기 스테이브(2)는 상기 슬래그의 부착과 이탈, 고로 조업 중 발생되는 고온 및 고로 원료 즉, 소결광, 코크스와의 접촉에 의해 마모되어 두께가 변화된다.
고로(1)는 어느 한 높이 지점에서 고로(1)의 내주면 둘레를 다수의 스테이브(2)로 감싸지는 스테이브 벽체단(B1 ~ B3, S1 ~ S4)이 구비되며, 상기 스테이브 벽체단(B1 ~ B3, S1 ~ S4)이 고로(1)의 높이 방향으로 다수 배치되어 상기 고로(1)의 내벽 둘레를 감싸게 된다.
상기 스테이브 벽체단(B1 ~ B3, S1 ~ S4)에는 각각 고로(1)의 둘레로 이격되게 상기 스테이브(2)의 온도를 측정할 수 있는 스테이브 온도 측정기가 배치된다.
일 예로, 각 스테이브 벽체단(B1 ~ B3, S1 ~ S4)에는 고로(1)의 둘레 즉, 원주 방향으로 이격되게 12개의 스테이브 온도 측정기(미도시)가 배치된다.
따라서, 상기 스테이브 온도 측정기는 고로(1)의 원주 방향 및 고로(1)의 높이 방향으로 이격되게 다수 배치되어 고로(1)의 높이 방향에서 다수의 높이 지점 및 각 높이 지점에서의 다수의 원주 방향별 스테이브(2)의 온도를 측정한다.
도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 스테이브 두께 예측 방법은, 내부에 냉각수가 흐르는 유로가 형성되며, 고로(1)의 내주면 둘레를 감싸도록 다수 장착되어 고로(1)의 내벽을 냉각하는 스테이브(2)의 두께를 예측하는 스테이브 두께 예측 방법이며,
고로 조업 중 기간을 두고 스테이브 두께를 실제로 측정한 측정 데이터를 수집하고(101), 상기 스테이브(2)의 표면에 부착되는 슬래그 코팅층(3)의 두께를 반복하여 계산한 계산값을 수집하는(102) 단계(100);
상기 수집하는 단계에서 수집된 측정 데이터와 상기 데이터 수집 기간 내 스테이브(2)에 부착된 슬래그 코팅층(3)의 두께를 통해 슬래그 코팅층(3)을 포함한 스테이브(2)의 두께를 도출하는 단계(200)를 포함한다.
상기 수집하는 단계(100)에서, 고로(1)의 높이 방향에서 다수의 높이 지점 및 각 높이 지점에서의 다수의 원주 방향별 지점의 스테이브(2)의 두께를 측정하여 수집한다(101).
상기 스테이브(2)의 두께를 실제로 측정하는 것은 스테이브(2)의 내부로 냉각수를 유입 또는 배출시키는 통로를 통해 스테이브 두께 측정기를 삽입하여 측정한다.
상기 스테이브(2)의 두께를 실제로 측정하는 것은 작업자가 직접 스테이브 두께 측정기를 상기 스테이브(2) 내로 삽입해서 측정해야 하는 번거로움이 있어 일정한 기간 또는 불규칙한 기간을 두고 측정하게 된다. 일 예로, 시간 단위 또는 일 단위로 측정되며, 3일, 5일 또는 7일의 기간을 두고 측정될 수 있다.
또한, 상기 수집하는 단계(100)에서, 상기 스테이브(2)의 온도 및 상기 스테이브(2)의 내부로 유입되는 냉각수 입구 온도와 상기 스테이브(2)에서 배출되는 냉각수 출구 온도를 고로(1)의 높이 방향에서 다수의 높이 지점 및 각 높이 지점에서의 다수의 원주 방향별 지점에서 실시간으로 측정하고, 측정된 상기 스테이브(2)의 온도 및 상기 스테이브(2)의 냉각수 입구 및 출구 온도로 상기 슬래그 코팅층(3)의 두께를 실시간으로 계산한다.
또한, 상기 스테이브(2)의 두께를 도출하는 단계(200)에서, 상기 슬래그 코팅층(3)의 두께를 선형 보간법으로 보정하여 고로(1)의 내주면 둘레로 장착되는 다수의 스테이브(2)에 대한 슬래그 코팅층(3)의 두께를 각각 도출하고, 상기 수집하는 단계에서 실제로 측정된 스테이브(2)의 두께에 대한 측정 데이터를 선형보간법을 통해 상기 슬래그 코팅층(3)의 계산값에 대응되는 시점에서의 각 스테이브 두께를 계산하는 과정을 포함하여 슬래그 코팅층(3)을 포함한 각 스테이브(2)의 두께를 실시간으로 도출한다.
일 예로, 상기 각 스테이브 벽체단(B1 ~ B3, S1 ~ S4)에서 고로의 내주면을 감싸는 다수의 스테이브(2)에서 슬래그 코팅층(3)을 포함한 각각의 스테이브(2)의 두께를 도출한다.
또한, 상기 슬래그 코팅층(3)을 포함한 스테이브(2)의 두께를 도출하는 단계(200)에서 도출된 슬래그 코팅층(3)을 포함한 각 스테이브(2)의 두께 데이터로 슬래그 코팅층(3)을 포함한 각 스테이브(2)의 두께를 화면으로 출력하는 단계(300)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 도 4는 스테이브(2)의 온도가 45℃인 경우 노체 열부하에 따른 스테이브(2)에 부착된 슬래그 코팅층(3)의 두께를 나타낸 그래프이다.
슬래그 코팅층(3)의 두께는 스테이브(2)의 온도 및 노체 열부하로 예측될 수 있고, 상기 노체 열부하는 상기 스테이브(2)의 냉각수 입구 및 출구 온도로 도출된다.
상기 수집하는 단계(100)에서, 슬래그 코팅층(3)의 두께는 하기의 수학식1로 계산된다. 하기의 수학실1은 도 4의 스테이브(2)의 온도 및 노체 열부하에 따른 스테이브(2)에 부착된 슬래그 코팅층(3)의 두께를 실측하고, 실측된 데이터를 회기분석하여 도출된 것이다.
[수학식 1]
THS = K*(T1 - T2)/Q
THS : 슬래그 코팅층 두께
K : 슬래그 코팅층의 열전도도(W/m K)
T1 : 슬래그 생성 온도(℃)
T2 : 스테이브 온도(℃)
Q : 노체 열부하(Heat flux; KW/m2)
이며, 상기 슬래그 생성 온도는 상수로써, 본 발명에서 1,100℃인 것을 일 예로 하며, 상기 슬래그 코팅층(3)의 열전도도(W/m K)는 1.0 ~ 1.5 내의 상수로써, 본 발명에서 1.0인 것을 일 예로 한다.
한편, 상기 화면으로 출력하는 단계(300)는, 상기 스테이브(2)의 두께를 도출하는 단계에서 실시간으로 도출된 슬래그 코팅층(3)을 포함한 각 스테이브(2)의 두께로 각 스테이브(2)의 두께를 3D로 구현하는 과정 및,
3D로 구현된 각 스테이브(2)의 두께를 3차원 평면화화는 과정을 포함한다.
본 발명에 따른 스테이브 두께 예측 방법은 각 스테이브(2)의 두께를 화면으로 실시간으로 출력하여 작업자가 스테이브(2)의 두께 즉, 고로(1)의 내벽면의 상태를 실시간으로 관찰 및 관리할 수 있어 고로 조업의 안정성 및 고로의 수명을 증대시킬 수 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.
1 : 고로 2 : 스테이브
3 : 슬래그 코팅층 100 : 수집하는 단계
200 : 슬래그 코팅층을 포함한 스테이브의 두께를 도출하는 단계
300 : 화면으로 출력하는 단계

Claims (7)

  1. 내부에 냉각수가 흐르는 유로가 형성되며, 고로의 내주면 둘레를 감싸도록 다수 장착되어 고로의 내벽을 냉각하는 스테이브의 두께를 예측하는 스테이브 두께 예측 방법이며,
    고로 조업 중 기간을 두고 스테이브 두께를 실제로 측정한 측정 데이터를 수집하고, 상기 스테이브의 표면에 부착되는 슬래그 코팅층의 두께를 계산한 계산값을 수집하는 단계;
    상기 수집하는 단계에서 수집된 측정 데이터와 상기 데이터 수집 기간 내 스테이브에 부착된 슬래그 코팅층의 두께를 통해 슬래그 코팅층을 포함한 스테이브의 두께를 도출하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 예측 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수집하는 단계에서, 고로의 높이 방향에서 다수의 높이 지점 및 각 높이 지점에서의 다수의 원주 방향별 지점의 스테이브 두께를 측정하여 수집하는 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 예측 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 수집하는 단계에서, 상기 스테이브의 온도 및 상기 스테이브의 내부로 유입되는 냉각수 입구 온도와 상기 스테이브에서 배출되는 냉각수 출구 온도를 고로의 높이 방향에서 다수의 높이 지점 및 각 높이 지점에서의 다수의 원주 방향별 지점에서 실시간으로 측정하고, 측정된 상기 스테이브의 온도 및 상기 스테이브의 냉각수 입구 및 출구 온도로 상기 슬래그 코팅층의 두께를 실시간으로 계산하는 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 예측 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 스테이브의 두께를 도출하는 단계에서, 상기 슬래그 코팅층의 두께를 선형 보간법으로 보정하여 고로의 내주면 둘레로 장착되는 다수의 스테이브에 대한 슬래그 코팅층의 두께를 각각 도출하고,
    상기 수집하는 단계에서 실제로 측정된 스테이브의 두께에 대한 측정 데이터를 선형보간법을 통해 상기 슬래그 코팅층의 계산값에 대응되는 시점에서의 각 스테이브 두께를 계산하는 과정을 포함하여 실시간으로 슬래그 코팅층을 포함한 각 스테이브의 두께를 도출하는 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 예측 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    슬래그 코팅층을 포함한 각 스테이브의 두께 데이터로 슬래그 코팅층을 포함한 각 스테이브의 두께를 화면으로 출력하는 단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 예측 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 화면으로 출력하는 단계는,
    상기 스테이브의 두께를 도출하는 단계에서 실시간으로 도출된 슬래그 코팅층을 포함한 각 스테이브의 두께로 각 스테이브 두께를 3D로 구현하는 과정 및,
    3D로 구현된 각 스테이브 두께를 3차원 평면화화는 과정을 포함한 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 예측 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 수집하는 단계에서, 슬래그 코팅층의 두께는 수학식 THS = K*(T1 - T2)/Q 으로 계산되는 것을 특징으로 하는 스테이브 두께 예측 방법.
    (여기서, THS : 슬래그 코팅층 두께, K : 슬래그 코팅층의 열전도도(W/m K), T1 : 슬래그 생성 온도(℃), T2 : 스테이브 온도(℃), Q : 노체 열부하(Heat flux; KW/m2))
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112575134A (zh) * 2020-12-04 2021-03-30 攀钢集团研究院有限公司 一种高炉渣皮厚度的计算方法以及高炉高温区域操作炉型在线计算系统
CN115587442A (zh) * 2022-10-14 2023-01-10 北京科技大学 一种冷却器有效长度确定及安装排布方法

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