KR20180074437A - Apparatus for off-gas measure and this measure using a decarbonizing predicting in molten steel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 RH 진공 탈가스 조업 중 용강 내 탄소 변화량을 실시간으로 예측함으로써, 목표 탈탄량에 도달하는 시점을 정확히 예측하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for accurately predicting a time point at which a target carbon decay amount is reached by predicting in real time the carbon change amount in the molten steel during the RH vacuum degassing operation.
일반적으로 진공 탈가스(vacuum degassing) 공정은 노외정련(ladle refining)의 일종으로, 고진공 하에서 용강 내에 있는 불순물(탄소, 수소, 질소, 산소 등)을 제거하고, 합금철 투입을 통하여 성분을 조절하며, 이후 주조(casting)에 적합하도록 용강의 온도를 조절하는 공정이다.Generally, vacuum degassing is a kind of ladle refining which removes impurities (carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, etc.) in molten steel under high vacuum, , And then the temperature of the molten steel is adjusted so as to be suitable for casting.
RH(Ruhrstahl Heraeus) 진공 탈가스 공정은 환류식(circulation-type) 진공 탈가스 공정의 일종으로, 래들(ladle) 상부에 위치한 진공 베슬(vacuum vessel)의 압력을 극도로 낮춘 상태에서 용강 내에 삽입된 침적관(snorkel)을 통해 용강을 베슬 내부로 순환시킴으로써, 용강과 베슬 내부의 가스 분압 차이를 이용하여 용강 내 가스 성분을 제거한다.RH (Ruhrstahl Heraeus) Vacuum degassing process is a type of circulation-type vacuum degassing process. It is a type of vacuum degassing process in which a vacuum vessel is placed at the top of a ladle, By circulating the molten steel through the snorkel to the inside of the vessel, the gas components in the molten steel are removed using the difference in gas partial pressure within the molten steel and the vessel.
여타 진공 탈가스 공정에 비해 RH 진공 탈가스 공정은 처리 시간이 짧고, 생산성이 높으며, 합금철을 이용한 성분 조정이 용이한 장점을 가지고 있기 때문에 최근에는 극저탄소강 생산에 많이 사용되고 있다.Compared with other vacuum degassing processes, the RH vacuum degassing process has recently been used in ultra low carbon steel production because of its short processing time, high productivity, and easy adjustment of components using ferroalloy.
RH 진공 탈가스 공정에서 극저탄소강 생산시, 용강 내 탄소 함유량이 목표 수준 이하로 내려가면, 알루미늄 등 탈산제를 투입하여 산소를 제거하고, 합금철을 투입하여 성분을 조절하는 순으로 조업이 이루어진다.When the carbon content in the molten steel falls below the target level in extreme low carbon steel production in the vacuum degassing process, oxygen is removed by the addition of deoxidizer such as aluminum, and the operation is performed in the order of adjusting the components by injecting ferroalloy.
RH 진공 탈가스 공정에서는 워터 링 펌프(water-ring pump : WRP), 스팀 이젝터(steam ejector) 또는 하이브리드(hybrid) 방식(WRP+steam ejector)을 사용하여 10mbar 이하의 고진공을 생성한다. 진공 베슬에서 나온 배가스(off-gas 또는 exhaust gas)는 가스 쿨러(gas cooler)를 거치면서 먼지를 제거하고, 배가스의 온도를 낮춘 후, 배관을 통해 스택(stack, 굴뚝)으로 배출된다.RH The vacuum degassing process uses a water-ring pump (WRP), a steam ejector or a hybrid method (WRP + steam ejector) to produce a high vacuum of less than 10 mbar. An off-gas or exhaust gas from a vacuum vessel removes dust through a gas cooler, lowers the temperature of the flue gas, and is discharged through a pipe to the stack.
RH 조업 중 용강 내 탄소 변화량을 예측하기 위하여, 기존에는 스택 근처에 NDIR(non-dispersive infra-red) 가스 분석기를 설치하거나, 진공 베슬 상부에 질량분석기(mass spectroscopy)를 설치하여, CO 및 CO₂농도값을 측정하였다. 이때, CO 및 CO₂값이 일정한 값 이하로 내려가면 탈탄이 종료된 것으로 판단하고, 탈산제를 투입하는 작업을 진행하게 된다.In order to predict the carbon change in the molten steel during RH operation, a non-dispersive infra-red (NDIR) gas analyzer was installed near the stack or a mass spectroscopy was installed on the upper part of the vacuum vessel. Respectively. At this time, if the CO and
상기와 같은 경우, 조업 조건(초기 용존 탄소량, 용강 온도, 용존 산소량 등) 변화에 따른 탈탄 기준값(CO, CO₂농도)을 가지고 있어야 하고, 외란(랜스 산소 투입량, 기타 불순물의 영향, 용강 온도 변화 등)에 취약하며, 탈탄 시점만을 결정할 수 있어 조업 진행 현황을 실시간으로 파악하기 힘들다는 단점이 있다.In such a case, it is necessary to have decontamination reference value (CO,
또한, RH 조업 중 용강 내 탈탄량의 실시간 예측을 위하여, 배가스 유량을 이용한 매스 밸런스 모델(mass balance model)을 이용하거나(KR, 1992-0026528), 탈탄 반응 속도식과 배가스 중 CO 가스 농도 사이의 매스 밸런스(mass balance)를 이용하거나(JP, 특개평3-180424), 탈탄 반응에 의한 분압 평형식을 이용하여 RH 후 용강 내에 잔존하는 용존 탄소량을 예측(KR, 10-2003-0040386)하는 방법 등 다양한 예측 기법이 소개되었으나, 예측 정확도가 떨어지거나 보정 계수 산출을 어려움 등의 문제가 있었다.Also, for real-time prediction of decarbonization amount in the molten steel during RH operation, a mass balance model using exhaust gas flow rate (KR, 1992-0026528) or a mass between the decarburization reaction rate equation and the CO gas concentration in the exhaust gas (KR, 10-2003-0040386) by using a mass balance (JP, JP-A 3-180424) or by estimating the amount of dissolved carbon remaining in the RH after the RH using the partial pressure flattening method by decarburization However, there are problems such as poor predictive accuracy and difficulty in calculating correction factors.
또한, 진공 베슬 근처에 질량분석기를 설치하여 가스 성분(CO, CO₂, H₂, N₂,Ar 등) 농도를 정확히 측정하고, 용강 내의 탈가스 반응에 대한 이론적 고찰 및 CFD(Computational Fluid Dynamics) 등의 유동 해석을 통해 탈탄 속도 및 탄소 잔량을 정확히 예측하고자 하는 다양한 시도가 있었으나, 가스 질량 분석기 관리의 어려움(고분진), 공정 내 계측기(온도, 압력, 유량 등)의 정확성, 외란 요인 등으로 인해 실제 공정에 적용하기는 어려움이 있었다.In addition, a mass analyzer is installed near the vacuum vessel to accurately measure the concentration of gas components (CO, CO2, H₂, N₂, Ar, etc.) and to study the theoretical analysis of the degassing reaction in the molten steel and the flow such as CFD (Computational Fluid Dynamics) There have been various attempts to accurately predict the decarburization rate and carbon balance through the analysis. However, due to the difficulty in managing the gas mass analyzer (high dust), accuracy of the in-process measuring instrument (temperature, pressure, It was difficult to apply it to the
RH 진공 탈가스 공정에서 극저탄소강 생산 시 배가스 측정값을 이용하여 조업 중 용강내 탄소 변화량을 실시간으로 예측함과 아울러 이를 통하여 탈산제 투입 시점을 결정함으로써 합금 성분 및 용강 온도 조절이 적기에 이루어지도록 하는 배가스 측정장치 및 이 배가스 측정값을 이용한 용강 내 탈탄량 예측방법을 제공한다.RH In the vacuum degassing process, the amount of carbon change in the molten steel during operation is estimated in real time by using the exhaust gas measurement value in the production of ultra low carbon steel, and the control of the alloying element and the temperature of the molten steel is performed in a timely manner The present invention provides a method for predicting decarbonization amount in a molten steel using an exhaust gas measurement device and a measurement value of the exhaust gas.
배가스 측정장치는, 용강 내 불순물 제거를 위한 진공 베슬에 연결되어 배가스가 이송되는 배가스 배관; 및 상기 배가스 배관에 적어도 하나 이상 설치되어 배가스 배관 내부를 지나는 일산화탄소와 이산화탄소의 농도를 계측하는 배가스 분석기;를 포함한다.An exhaust gas measuring apparatus includes: a flue gas pipe connected to a vacuum vessel for removing impurities in a molten steel to feed flue gas; And an exhaust gas analyzer installed in the exhaust gas pipe to measure concentrations of carbon monoxide and carbon dioxide passing through the exhaust gas pipe.
상기 배가스 분석기는 TDLAS 방식의 분석기를 사용한다.The exhaust gas analyzer uses a TDLAS type analyzer.
상기 배가스 분석기는 배가스 이송방향을 따라 상기 배가스 배관에 설치된 가스냉각기 후단에 설치된다.The exhaust gas analyzer is installed at the downstream of the gas cooler installed in the exhaust gas pipe along the exhaust gas transport direction.
상기 배가스 분석기는 배가스에 빛을 조사하는 투광부와 조사된 빛을 흡수하는 수광부가 서로 마주보는 방향으로 배치되고, 상기 투광부와 수광부에 각각 빛 조사 경로 상에 분진이 유입되는 것을 최소화하기 위해 배치되는 내부가 비고 길게 연장된 파이프 구조인 분진 보호부가 설치된다.The exhaust gas analyzer is arranged in a direction in which a light projecting part for irradiating light to the exhaust gas and a light receiving part for absorbing the irradiated light are arranged to face each other and a dust collecting part A dust protecting portion having a long pipe structure is installed.
상기 배가스 분석기는 2종 이상의 배가스를 측정할 경우 두 개의 배가스 분석기가 서로 평행하게 설치되거나, 혹은 두 개의 배가스 분석기가 교차되면서 X자형을 이루면서 설치된다.The flue gas analyzer may be installed in parallel with two flue gas analyzers when measuring two or more flue gas, or X-shaped with two flue gas analyzers intersecting each other.
상기 배가스 배관에 설치되어 배가스의 온도와 압력을 계측하기 위한 온도계와 압력계를 더 포함한다.And a thermometer and a pressure gauge installed in the flue gas pipe to measure the temperature and pressure of the flue gas.
배가스 측정값을 이용한 용강내 탈탄량 예측방법은, 용강내 불순물 제거를 위한 탈탄 공정시 진공베슬에서, 배출되는 배가스의 일산화탄소와 이산화탄소 농도를 계측하는 단계, 배가스 내 일산화탄소와 이산화탄소 농도값을 용강 내 탄소량으로 변환하는 변환계수를 구하는 단계, 및 계측된 일산화탄소와 이산화탄소 농도값에 변환계수를 가하여 용강내 탄소 변화량을 예측하는 단계를 포함한다.The method of predicting decarbonization in a molten steel using the exhaust gas measurement value comprises the steps of measuring the carbon monoxide and carbon dioxide concentration of the exhaust gas discharged from the vacuum vessel during the decarburization process for removing impurities in the molten steel and measuring the carbon monoxide and carbon dioxide concentration in the exhaust gas And a step of estimating a carbon change amount in the molten steel by adding a conversion coefficient to the measured carbon monoxide and carbon dioxide concentration values.
상기 변환계수를 구하는 단계는, Wherein the step of obtaining the transform coefficients comprises:
상기 식을 이용하여 일산화탄소와 이산화탄소 합의 농도 누적값을 계산하고, The cumulative concentration values of the carbon monoxide and the carbon dioxide sum are calculated using the above equation,
상기 식을 이용하여 변환계수를 구한다.The conversion coefficient is obtained using the above equation.
상기 변환계수를 이용하여 상기 식으로 구해진 배가스 측정값을 변환하고, 이를 용강 내 탄소량 예측값으로 가정한다.The conversion factor is used to convert the measured flue gas value into the predicted value of carbon in the molten steel.
상기 변환계수를 구하는 단계에서, 배가스의 급격한 압력 변화와 온도 변화를 보상하기 위하여 배가스 분석기에 설치된 온도계와 압력계를 이용하여 배가스 분석값을 보상한다.In the step of obtaining the conversion factor, the flue gas analysis value is compensated using a thermometer and a pressure gauge installed in the flue gas analyzer to compensate for the sudden pressure change and the temperature change of the flue gas.
상기 탄소변화량 예측 단계는, 일산화탄소와 이산화탄소의 농도를 측정하고, 일산화탄소와 일산화탄소의 농도 누적값에서의 변곡점을 기준으로 변곡점 이후에 측정하여 측정값을 얻음으로써 탈탄 비율을 예측할 수 있다.In the step of predicting the carbon change amount, it is possible to estimate the decarburization rate by measuring the concentration of carbon monoxide and carbon dioxide, and measuring the inflection point after the inflection point based on the inflection point in the concentration value of carbon monoxide and carbon monoxide to obtain a measured value.
본 장치 및 방법에 따르면, 극저탄소강 및 BH강 생산 등 용강 내 탄소 함유량이 극히 적거나 목표 범위 적중률이 중요한 강종에 대하여 정확한 탄소 성분 예측이 가능하고, 목표 탈탄량에 도달하는 시점을 정확히 예측할 수 있으며, 이를 통하여 탈탄 조업 시간을 단축할 수 있고, 생산되는 강의 품질 향상이 가능하다는 장점이 있다.According to the present apparatus and method, it is possible to accurately predict the carbon content of a steel material in which the carbon content in the molten steel is extremely low or the target coverage ratio is important, such as the production of ultra-low carbon steel and BH steel, This can shorten the decanter operation time and improve the quality of the produced steel.
도 1은 본 실시예에 따른 배가스 측정장치의 설치 위치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 배가스 측정장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 배가스 측정장치의 배가스 분석기를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 배가스 분석기를 단일 경로로 배치한 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 배가스 분석기를 X자형 경로로 배치한 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 배가스 분석기 주변에 관련 계측기가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 실시예에서 조업시간에 따른 CO, CO₂농도 측정값을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 실시예에서 조업시간에 따른 CO+CO₂농도 누적값을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 실시예에서 용강 내 탄소 변화량을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 실시예에서 용강 내 탄소 잔량을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 실시예에서 TDLAS 방식과 종래의 NDIR 방식의 배가스 측정값 변환을 비교한 그래프이다.
도 12는 본 실시예에서 조업시간에 따른 CO+CO₂농도 누적값에서의 변곡점을 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 실시예에서 조업시간에 따른 배가스 측정값과 식별 구간을 나타낸 그래프이다.
도 14는 본 실시예에서 구간별 용존 탄소량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 실시예에서 조업 중 변환계수 보정을 나타낸 그래프이다.
도 16은 본 실시예에서의 탈탄 예측 모델을 이용하여 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 17은 본 실시예에서의 시뮬레이션 예로서 선행 가탄을 수행한 경우를 나타낸 그래프이다.
도 18은 본 실시예에서 예측 모델의 결과와 실제 조업시 탈탄 시점에서의 탄소 실측값 사이의 차이를 나타낸 그래프이다.1 is a view schematically showing an installation position of an exhaust gas measuring apparatus according to the present embodiment.
2 is a view schematically showing the structure of an exhaust gas measuring apparatus according to the present embodiment.
3 is a view schematically showing the flue gas analyzer of the flue gas measuring apparatus according to the present embodiment.
4 is a view schematically showing a state in which the exhaust gas analyzer according to the present embodiment is arranged in a single path.
5 is a view schematically showing a state in which the flue gas analyzer according to the present embodiment is arranged in an X-shaped path.
6 is a view schematically showing a state where a related instrument is installed around the flue gas analyzer according to the present embodiment.
FIG. 7 is a graph showing measured values of CO and CO2 concentration according to operating time in this embodiment.
FIG. 8 is a graph showing cumulative CO + CO₂ concentration values according to operating time in the present embodiment.
9 is a graph showing the amount of carbon change in the molten steel in this embodiment.
10 is a graph showing the amount of carbon remaining in the molten steel in this embodiment.
11 is a graph comparing the exhaust gas measurement value conversion of the TDLAS system and the conventional NDIR system in this embodiment.
12 is a graph showing inflection points in the cumulative CO + CO2 concentration value according to operating time in the present embodiment.
13 is a graph showing an exhaust gas measurement value and an identification period according to operating time in the present embodiment.
FIG. 14 is a graph showing changes in dissolved carbon amount by section in this embodiment.
Fig. 15 is a graph showing correction coefficient adjustment during operation in this embodiment. Fig.
16 is a graph showing the results of simulation using the decarburization prediction model in the present embodiment.
FIG. 17 is a graph showing a case where a preceding run is performed as a simulation example in the present embodiment.
18 is a graph showing the difference between the result of the prediction model and the actual carbon measured value at the time of decontamination at the actual operation in this embodiment.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이에, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
도 1은 본 실시예에 따른 배가스 측정장치의 설치 위치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing an installation position of an exhaust gas measuring apparatus according to the present embodiment.
도 2는 본 실시예에 따른 배가스 측정장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a view schematically showing the structure of an exhaust gas measuring apparatus according to the present embodiment.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, RH 진공 탈가스 조업 중 용강 내 탄소 변화량을 실시간으로 예측할 수 있도록 진공 베슬에서 배출하는 배가스의 일산화탄소(CO)와 이산화탄소(CO₂)의 농도를 계측하는 배가스 측정장치(1)를 개시한다.(이하 일산화탄소는 CO로 이산화탄소는 CO₂로 개시함)As shown in FIGS. 1 and 2, exhaust gas measurement for measuring the concentrations of carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO 2) in the exhaust gas discharged from the vacuum vessel so as to predict the carbon change in the molten steel in real time during the RH vacuum degassing operation (Hereinafter, carbon monoxide is referred to as CO and carbon dioxide is referred to as CO2).
본 실시예에서, 배가스 측정장치(1)는, 용강 내 불순물 제거를 위한 진공 베슬(2)에 연결되어 배가스가 이송되는 배가스 배관(10); 및 상기 배가스 배관(10)에 적어도 하나 이상 설치되어 배가스 배관(10) 내부를 지나는 일산화탄소와 이산화탄소의 농도를 계측하는 배가스 분석기(20);를 포함한다.In this embodiment, the flue
또한, 상기 배가스 분석기(20)는 상기 진공 베슬(2)에 인접되게 배치되면서 배가스 내의 분진을 제거함과 아울러 배가스 온도를 낮추는 가스 냉각기(3) 후단에 설치된다.The
즉, 상기 배가스 분석기(20)는 RH 공정에서 배가스 내의 분진을 제거하고, 배가스 온도를 낮추는 역할을 하는 가스 냉각기(gas cooler) 후단에 설치할 때 보다 안정적으로 운용이 가능하다. 이는 용강의 상태(분진 발생율) 및 배가스 온도 등 조업 환경에 따라 진공 베슬(2)에 보다 가까이 설치하는 것이 바람직하다.That is, the
여기서, 용강 내의 탄소 성분은 산소와 결합하여 CO 또는 CO₂가스 형태로 배출된다. 이 때, 진공 베슬(2) 내부는 완전 밀폐 상태이므로, 배가스에 존재하는 CO와 CO₂는 용강 내의 탄소의 산화물로 볼 수 있고, 따라서 배가스 내의 CO와 CO₂를 측정함으로써, 용강 내의 탄소 변화량을 예측할 수 있다.Here, the carbon component in the molten steel is combined with oxygen and discharged in the form of CO or CO2 gas. At this time, since the inside of the
또한, 상기 배가스 분석기(20)는 TDLAS(또는 TDLS, Tunable Diode Laser (Absorption) Spectroscopy, 파장 가변형 레이저 흡광 분석기) 방식의 분석기를 사용하여, RH 진공 베슬(2) 상부에서 실시간 배가스 측정이 가능하도록 하였다. 진공 베슬(2) 상부에서의 배가스 성분 측정을 통해 용강 내의 탈탄 현상을 정확히 모니터링할 수 있고, 이를 통해 실제 탈탄량 예측 정확도 향상이 가능하다.Also, the
도 3은 본 실시예에 따른 배가스 측정장치의 배가스 분석기를 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a view schematically showing the flue gas analyzer of the flue gas measuring apparatus according to the present embodiment.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 배가스 분석기(20)는 배가스에 빛을 조사하는 투광부(21)와 조사된 빛을 흡수하는 수광부(22)가 서로 마주보는 방향으로 배치되고, 상기 투광부(21)와 수광부(22)에 각각 빛 조사 경로 상에 분진이 유입되는 것을 최소화하기 위해 배치되는 내부가 비고 길게 연장된 파이프 구조인 분진 보호부(23)가 설치된다.3, the
즉, TDLAS 방식의 상기 배가스 분석기(20)는 진공 베슬(2) 상부에 설치하여, 용강 내부에서 발생하는 일산화탄소와 이산화탄소의 변화를 직접 계측할 수 있다.That is, the
도 4는 본 실시예에 따른 배가스 분석기를 단일 경로로 배치한 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.4 is a view schematically showing a state in which the exhaust gas analyzer according to the present embodiment is arranged in a single path.
도 5는 본 실시예에 따른 배가스 분석기를 X자형 경로로 배치한 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.5 is a view schematically showing a state in which the flue gas analyzer according to the present embodiment is arranged in an X-shaped path.
도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 배가스 분석기(20)는 2종 이상의 배가스를 측정할 경우 두 개의 배가스 분석기(20)가 서로 평행하게 설치되거나, 혹은 두 개의 배가스 분석기(20)가 교차되면서 X자형을 이루면서 설치된다.As shown in FIGS. 4 and 5, the
즉, 상기 배가스 분석기(20)는 배가스 배관(10)을 기준으로 투광부(21) 및 수광부(22)가 일직선으로 구성된 단일 경로(single-path)를 갖거나, 한쪽에 반사판을 두어 광경로를 길게 함으로써 계측 효율을 높이는 다중경로(multi-path)로 구성이 가능하다.That is, the
또한, 상기 배가스 분석기(20)는 배가스가 지나는 배기관에 직접 삽입하여 측정이 가능하고, 조업중 발생하는 분진이 과다할 경우, 상기 분진 보호부(23)를 이루는 광경로 보호장치(optical path protector from dust)를 설치하여 분진을 차단할 수 있고, 실제 광경로(optical path)상의 분진의 양이 일정 수준을 넘지 않도록 설치할 수 있다.In addition, the
도 6은 본 실시예에 따른 배가스 분석기 주변에 관련 계측기가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.6 is a view schematically showing a state where a related instrument is installed around the flue gas analyzer according to the present embodiment.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 배가스 분석기(20)에 거리를 두고 온도와 압력의 계측을 위한 온도계(30)와 압력계(40)가 각각 상기 배가스 배관(10)에 설치된다.As shown in FIG. 6, a
즉, TDLAS 방식의 상기 배가스 분석기(20)를 RH와 같이 온도와 압력 변화가 심한 공정에 사용하기 위해서는 온도와 압력을 실시간으로 보정해주어야 한다. 이는 광학 방식의 가스 성분 분석기의 경우, 온도와 압력에 따라 분석기의 흡수 스펙트럼에 차이가 나기 때문이며, 일반적으로 온도와 압력 대표값을 설정해두고 시간에 따른 보정을 하지 않는 여타의 공정에 비해 RH 진공 탈가스 공정과 같이 짧은 시간내에 압력 변화가 심한 경우에는 반드시 온도와 압력 보상이 필요하다.That is, in order to use the
그러므로, 상기 온도계(30)와 압력계(40)를 이용하여 온도와 압력을 실시간으로 보정할 수 있다.Therefore, the temperature and the pressure can be corrected in real time by using the
따라서, 상기 배가스 측정장치(1)를 통해 RH 진공 베슬(2) 상부에서 실시간 배가스 측정이 가능하고, 상기 진공 베슬(2) 상부에서의 배가스 성분 측정을 통해 용강 내의 탈탄 현상을 정확히 모니터링 할 수 있으며, 이를 통해 실제 탈탄량 예측 정확도 향상이 가능할 수 있다.Therefore, it is possible to perform real-time flue gas measurement on the upper portion of the
한편, 배가스 측정값을 이용한 용강내 탈탄량 예측방법은, 용강내 불순물 제거를 위한 탈탄 공정시 진공베슬에서, 배출되는 배가스의 일산화탄소와 이산화탄소 농도를 계측하는 단계, 배가스 내 일산화탄소와 이산화탄소 농도값을 용강 내 탄소량으로 변환하는 변환계수를 구하는 단계, 및 계측된 일산화탄소와 이산화탄소 농도값에 변환계수를 가하여 용강내 탄소 변화량을 예측하는 단계를 포함한다.Meanwhile, a method for predicting decarbonization amount in a molten steel using a flue gas measurement value includes the steps of measuring the carbon monoxide and carbon dioxide concentration of the exhaust gas discharged from the vacuum vessel during the decarburization process for removing impurities in the molten steel, measuring the carbon monoxide and carbon dioxide concentration in the exhaust gas And a step of estimating carbon change amount in the molten steel by adding a conversion coefficient to the measured carbon monoxide and carbon dioxide concentration values.
또한, 상기 변환계수를 구할 때, 배가스의 급격한 압력 변화와 온도 변화를 보상하기 위하여 배가스 분석기(20)에 설치된 온도계(30)와 압력계(40)를 이용하여 배가스 분석값을 보상한다.The exhaust gas analysis value is compensated by using the
또한, 상기 탄소변화량 예측 단계는, CO와 CO₂의 농도를 측정하고, CO와 CO₂의 농도 누적값에서의 변곡점을 기준으로 탈탄 비율(조업 진행율)을 예측할 수 있다.Also, in the carbon change amount predicting step, the concentration of CO and CO2 can be measured, and the decarburization rate (operation progress rate) can be predicted based on the inflection point in the accumulated concentration values of CO and CO2.
또한, 상기 탄소변화량 예측 단계는, RH 조업의 단계를 몇 개의 구간으로 나누고, 각 단계별로 탈탄량을 예측할 수 있다.Also, in the step of predicting the carbon change amount, the step of RH operation may be divided into several sections and the amount of decarburization may be predicted for each step.
도 7은 본 실시예에서 조업시간에 따른 CO, CO₂농도 측정값을 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing measured values of CO and CO2 concentration according to operating time in this embodiment.
도 8은 본 실시예에서 조업시간에 따른 CO+CO₂농도 누적값을 나타낸 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing cumulative CO + CO₂ concentration values according to operating time in the present embodiment.
도 9는 본 실시예에서 용강 내 탄소 변화량을 나타낸 그래프이다.9 is a graph showing the amount of carbon change in the molten steel in this embodiment.
도 10은 본 실시예에서 용강 내 탄소 잔량을 나타낸 그래프이다.10 is a graph showing the amount of carbon remaining in the molten steel in this embodiment.
도 7과 도 8에 도시된 바와 같이, RH 조업 중, 조업 진행에 따른 일산화탄소와 이산화탄소의 실시간 측정값을 알 수 있고, CO와 CO₂의 수시 측정값을 더하여, 이를 시간에 따라 누적하면 그 누적값을 계산할 수 있다.As shown in FIGS. 7 and 8, during the operation of the RH, real-time measurement values of carbon monoxide and carbon dioxide due to the progress of the operation can be known. When the measured values of CO and CO2 are added together, Can be calculated.
즉, 시간 T에서의 농도 누적값(CUMT)과 조업 종료 시점(tf)에서의 농도 누적값(CUMf)는 아래 식과 같다.That is, the concentration accumulated value of the density accumulated values (CUM T) and the work end time (t f) at time T (CUM f) is equal to the expression below.
배가스 농도 누적값을 RH 조업 시작 시점(t=0)에서의 용존 탄소량 측정값 ([C]0)와 RH 조업 종료 시점(t=t f )에서의 용존 탄소량 측정값([C]f)을 아래 식을 이용하여 보정하면, 도 9에 도시된 바와 같이, 배가스 측정값을 용강 내 탄소 변화량으로 근사할 수 있다.The dissolved carbon amount measurement value in the dissolved carbon amount measured value ([C] 0) and RH operation at the end (t = t f) at the beginning of the exhaust gas concentration accumulated value RH operation time (t = 0) ([C ] f ) Is corrected using the following equation, as shown in Fig. 9, the exhaust gas measurement value can be approximated by the carbon change amount in the molten steel.
(CF: Conversion Factor, 변환계수)(CF: Conversion Factor, Conversion Factor)
이와 같이 배가스 측정값을 변환하고 이를 용강 내 탄소량 예측값으로 가정하여, [C]0와 [C]f 사이의 용강내 탄소량 측정값과 비교하면, 도 10에 도시된 바와 같이, 예측값과 측정값 사이의 오차는 ±5ppm 이내에서 높은 적중률을 보이게 된다.As shown in FIG. 10, when the measured value of the exhaust gas is converted and compared with the measured value of carbon in the molten steel between [C] 0 and [C] f , The error between the values shows a high hit rate within ± 5ppm.
즉, 배가스 측정값을 위와 같은 방식으로 변환하면 RH 조업 중 용강내 탈탄량 예측이 가능하다.That is, if the exhaust gas measurement value is converted in the above manner, the decarbonization amount in the molten steel can be predicted during RH operation.
도 11은 본 실시예에서 TDLAS 방식과 종래의 NDIR 방식의 배가스 측정값 변환을 비교한 그래프이다.11 is a graph comparing the exhaust gas measurement value conversion of the TDLAS system and the conventional NDIR system in this embodiment.
도 11에 도시된 바와 같이, 배가스 측정값을 변환하는 경우, 기존의 스택(stack) 부근에 설치되는 NDIR 방식의 배가스 분석기는 TDLAS 방식의 배가스 분석기와는 변화 경향이 상이하고, 실제 탄소 잔량 측정값과는 오차가 크게 발생한다.As shown in FIG. 11, in the case of converting the exhaust gas measurement value, the NDIR type flue gas analyzer installed in the vicinity of the existing stack has a tendency to change from the exhaust gas analyzer of the TDLAS type, A large error occurs.
이는 NDIR 방식의 경우, 진공 베슬과 배가스 분석기 사이의 거리 차이로 인한 시간 지연(time delay), 주 배관(main duct)에서 배가스를 추출(extraction)하는 방식으로 이루어지는 분석기의 특성상 주 배관과 추출 라인의 유량 차이로 인한 오차, 용강에서 배출된 배가스가 긴 배관라인을 통과하는 동안 유동 흐름의 불균일성으로 인하여 서로 발생 시간이 다른 가스 성분이 혼합되어 생기는 오차 등의 영향이다.In the case of the NDIR method, the time delay due to the difference in distance between the vacuum vessel and the flue gas analyzer, and the method of extracting the flue gas from the main duct, The error caused by the difference in the flow rate, and the error caused by the mixing of the gas components having different generation times due to the non-uniformity of the flow while the exhaust gas discharged from the molten steel passes through the long pipeline.
따라서, 위와 같이 배가스 측정값을 이용하여 용강 내 탈탄량을 예측할 경우, 진공 베슬 상부 또는 인접한 위치에서 측정한 분석값을 사용하여야 한다.Therefore, when estimating the amount of decarbonization in the molten steel using the exhaust gas measurement value as described above, the analytical value measured at the upper portion of the vacuum vessel or at the adjacent position should be used.
또한, 진공 베슬 상부에서 배가스를 직접 측정한 값을 사용할 경우, 도 11에서와 같이, 조업 중간에 탈탄 속도가 급격하게 줄어드는 지점을 확인할 수 있다. 이러한 탈탄 속도의 변화는 용강 중의 탄소량과 산소량이 줄어듦으로 인해서, 탄소와 산소의 결합 속도가 현저히 줄어들어서 생기는 현상으로, 이미 여러 논문에서 보고된 바 있는 공지의 사실이다. 그러나, 기존 배가스 분석값을 사용할 경우, 앞서 언급한 사유들로 인해 이러한 변곡점을 명확하게 확인할 수 없다.Also, when the value directly measured from the exhaust gas at the upper portion of the vacuum vessel is used, as shown in FIG. 11, a point at which the decarbonization rate sharply decreases during the operation can be confirmed. This change in decarburization rate is due to the fact that the rate of carbon-oxygen bonding is significantly reduced due to the decrease in the amount of carbon and oxygen in the molten steel, which is a known fact already reported in various articles. However, when using existing flue gas analysis values, these inflection points can not be clearly identified due to the reasons mentioned above.
도 12는 본 실시예에서 조업시간에 따른 CO+CO₂농도 누적값에서의 변곡점을 나타낸 그래프이다.12 is a graph showing inflection points in the cumulative CO + CO2 concentration value according to operating time in the present embodiment.
도 13은 본 실시예에서 조업시간에 따른 배가스 측정값과 식별 구간을 나타낸 그래프이다.13 is a graph showing an exhaust gas measurement value and an identification period according to operating time in the present embodiment.
도 12에 도시된 바와 같이, 상기 변곡점은 CO+CO₂배가스 농도 누적값을 확인할 수 있다. RH 배가스 중 CO, CO₂측정값은 용강 내 탄소의 산화물이므로, 총 배출가스 누적량(CUMf) 대비 시간별 배출 가스 누적량 비율은 용강 내의 탈탄 비율(조업 진행율)로 볼 수 있다.As shown in FIG. 12, the inflection point can confirm the accumulated value of the CO + CO₂fluid gas concentration. Since the measured values of CO and CO2 in the RH flue gas are oxides of carbon in the molten steel, the ratio of the accumulated amount of exhaust gas per hour to the cumulative amount of exhaust gas (CUM f ) can be regarded as the decarbonization rate in the molten steel.
그러므로, RH 조업 중 CO와 CO₂농도를 측정하고, 상기 변곡점을 기준으로 탈탄 비율(조업 진행율)을 예측함으로써, 용강 내 탈탄량을 예측할 수 있다.Therefore, it is possible to predict the decarbonization amount in the molten steel by measuring the CO and CO2 concentration during RH operation and predicting the decarburization rate (operation progress rate) based on the inflection point.
따라서, 용강 내 탈탄량을 예측하는 과정을 단계별로 설명하면 다음과 같다.Therefore, the process of predicting the amount of decarbonization in molten steel will be described step by step as follows.
[1 단계][Stage 1]
도 11과 도 12에 도시된 바와 같이, 진공 탈가스 조업 중 탈탄 속도가 급격하게 변하는 변곡점에서 용강내 탄소량을 예측한다. 진공 탈가스 조업 중에는 용강 내 탄소 및 산소 농도 감소로 인하여, 탈탄 속도가 급격하게 떨어지는 구간이 존재하고, 대략 20~50ppm 수준인 것으로 알려져 있다.As shown in Figs. 11 and 12, the amount of carbon in the molten steel is predicted at the inflection point at which the decarburization rate is abruptly changed during the vacuum degassing operation. During the vacuum degassing operation, there is a region where the decarburization rate is drastically lowered due to the decrease in carbon and oxygen concentration in the molten steel, and it is known to be about 20 to 50 ppm.
일반적으로 연구되는 용존 탄소량의 변곡점에서의 값은 샘플링(sampling) 값으로, 해당 시점에서의 정확한 수치값은 알기 어렵다. 그러나, 도 9에서와 같이 배가스 측정값을 이용하여 용강내 탄소 변화량을 계산하면 변곡점에서의 탄소 농도 예상값을 정확히 알 수 있으므로, 이값을 이용하면 강종 및 초기 용강 온도, 초기 산소 온도별로 변곡점에서의 용존 탄소량을 계산할 수 있다. 보다 정확한 계산을 위해서는 상기 변곡점 이후에 배가스 측정값을 기준으로 여러 단계에서의 용존 탄소량을 계산하여 사용할 수 있다.Generally, the value at the inflection point of the dissolved carbon amount is a sampling value, and it is difficult to know the exact numerical value at that point. However, as shown in FIG. 9, when the amount of carbon change in the molten steel is calculated using the exhaust gas measurement value, the expected value of carbon concentration at the inflection point can be accurately known. The amount of dissolved carbon can be calculated. For more precise calculations, the amount of dissolved carbon at various stages can be calculated and used based on the measured flue gas after the inflection point.
도 13에 도시된 바와 같이, P1은 조업 시작 후 탈탄 속도가 급격히 증가하기 시작하는 구간을 나타낸다. 진공 탈가스 공정에서 베슬 내부의 진공도가 일정 수준 이하로 떨어지기 전에는 탈탄이 거의 일어나지 않으므로, 조업 시작 후 P1까지의 탄소 측정값은 용강 내 탄소의 배출이라기 보다는 베슬 내부에 잔존하고 있던 용기 중의 일산화탄소, 이산화탄소의 영향으로 볼 수 있다.As shown in FIG. 13, P1 represents a period in which the decarburization rate starts to increase sharply after the start of operation. In the vacuum degassing process, decarbonization hardly occurs until the degree of vacuum inside the vessel drops below a certain level. Therefore, the measured carbon up to P1 after the start of operation is not carbon emission in the molten steel, but carbon monoxide in the vessel, The effect of carbon dioxide can be seen.
따라서, 실제 용존 탄소량 예측은 P1 이후에 실시한다. 대략적으로 초기 탈탄 속도가 급격하게 증가하는 시점(P1)과 조업 후기 탈탄 속도가 급격하게 감소하는 시점(P2)은 CO와 CO₂측정값의 합(CO+CO₂)이 10%를 지나는 시점이므로, CO와 CO₂실시간 측정값을 이용하여 이 지점을 확인할 수 있다.Therefore, the actual dissolved carbon amount prediction is carried out after P1. Since the point (P1) at which the initial decarburization rate sharply increases and the point (P2) at which the decarburization rate at the end of operation decline sharply decreases at the point when the sum of the CO and CO₂ measured values (CO + CO2) exceeds 10% And CO2 real-time measurements.
P2 이후에는, 임의의 구간을 3~5구간 정도로 구분하여 이때의 CO와 CO₂측정값을 기준으로 P3~P5로 구분한다.After P2, an arbitrary section is divided into 3 ~ 5 sections and classified into P3 ~ P5 based on CO and CO2 measurement values at this time.
P2~P5 에서의 용존 탄소량은, 배가스 측정값을 변환한 후, 해당 시점에서의 용존 탄소량 예상값을 이용하며, 강종별, 초기 용강 온도별로 측정된 데이터를 이용하여 대표값을 얻을 수 있다.The amount of dissolved carbon in P2 to P5 can be obtained by using measured data for each steel type and initial molten steel temperature, using the expected value of dissolved carbon at that time after converting the exhaust gas measurement value .
도 14는 본 실시예에서 구간별 용존 탄소량 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 14 is a graph showing changes in dissolved carbon amount by section in this embodiment.
도 15는 본 실시예에서 조업 중 변환계수 보정을 나타낸 그래프이다.Fig. 15 is a graph showing correction coefficient adjustment during operation in this embodiment. Fig.
도 14에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 구한 각 시점에서의 용존 탄소량 예상값 예를 보여준다.As shown in FIG. 14, there is shown an example of a predicted value of dissolved carbon amount at each time point obtained as described above.
[2 단계][Step 2]
[1 단계]에서 구한 변곡점과 그 이후 주요 시점에서의 용존 탄소량 값을 이용할 경우, 조업 중 탄소 변화량을 실시간으로 확인할 수 없다. 이 문제를 해결하기 위하여 본 특허에서는 조업 시작 시점에서 최종 CO+CO₂누적값을 예측하고, 기본 변환계수(CF)를 계산한다.If the inflection point obtained in [Step 1] and the amount of dissolved carbon at the main point thereafter are used, the amount of carbon change during operation can not be confirmed in real time. To solve this problem, in this patent, the final CO + CO2 cumulative value at the start of operation is predicted and the basic conversion factor CF is calculated.
상기한 바와 같이, 배가스에서 측정되는 탄소 성분은 용강 내 탄소의 산화물로써, 용강 내의 탈탄량에 비례하여 배가스에서 측정되는 탄소 성분(CO, CO₂)이 증가하며, 초기 용존 탄소량과 최종 탄소 목표값을 이용하여 최종 CO+CO₂누적값을 선형 회귀분석을 이용하여 예측이 가능하다. 여기서 구한 변환계수(CF)를 이용하여, 실시간으로 측정되는 배가스 측정값의 크기(scale)을 변환하여 도 9에서와 같은 변화 그래프를 실시간으로 얻을 수 있다.As described above, the carbon component measured in the exhaust gas is an oxide of carbon in the molten steel, and the carbon content (CO, CO2) measured in the exhaust gas increases in proportion to the amount of decarburization in the molten steel, and the initial dissolved carbon amount and the final carbon target value , The final CO + CO2 cumulative value can be predicted using linear regression analysis. The conversion coefficient (CF) obtained here can be used to convert the scale of the exhaust gas measurement value measured in real time to obtain a change graph as shown in FIG. 9 in real time.
그러나, 조업 초기에 계산된 변환계수는 여러 조업 조건에 영향을 받으므로, 조업 중 보정해 주어야 한다. 조업 중 변환계수의 보정 방법은 도 15에 도시된 바와 같다. 즉, 초기 변환계수를 이용하여 배가스 측정값을 용존 탄소량으로 변환하고, 탈탄 그래프의 기울기를 계산한다. 이 기울기를 이용하여, 평균적인 탈탄 시간 내에 도달하게 될 것으로 예상되는 최종 용존 탄소량을 예측한다. 이때, 예상 최종 용존 탄소량이 지나치게 작거나(도 15 왼쪽 도면), 지나치게 클 경우(도 15 오른쪽 도면) 변환계수를 보정하여 현재의 탈탄 속도를 다시 계산한다. 이러한 보정 계수의 보정은 단계 1의 P2 시점에 도달할 때까지 매 분석 시점마다 수행하며, 단계 1의 각 시점 사이(P2~P3, P3~P4, P4~P5)에서도 동일한 방법으로 수행한다.However, the conversion factor calculated at the beginning of operation is affected by various operating conditions, so it must be corrected during operation. The correction method of the conversion coefficient during operation is as shown in Fig. That is, the exhaust gas measurement value is converted into the dissolved carbon amount using the initial conversion coefficient, and the slope of the decarburization graph is calculated. This slope is used to predict the amount of final dissolved carbon that is expected to reach within the average decarburization time. At this time, when the expected final dissolved carbon amount is excessively small (FIG. 15, left drawing) or excessively large (FIG. 15 right drawing), the conversion coefficient is corrected to recalculate the current decarburization rate. The correction of the correction coefficient is performed at every analysis time till the point P2 of the
[3 단계][Step 3]
상기 [1 단계]에서 정의된 마지막 시점(P5) 이후에는 배가스 누적값은 거의 선형적으로 변하므로, 선형 회귀식을 이용하여 잔여 탄소 변화량의 계산이 가능하다.Since the cumulative value of the flue gas changes almost linearly after the last time (P5) defined in the above [1], it is possible to calculate the residual carbon change using a linear regression equation.
도 16은 본 실시예에서의 탈탄 예측 모델을 이용하여 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프이다.16 is a graph showing the results of simulation using the decarburization prediction model in the present embodiment.
도 17은 본 실시예에서의 시뮬레이션 예로서 선행 가탄을 수행한 경우를 나타낸 그래프이다.FIG. 17 is a graph showing a case where a preceding run is performed as a simulation example in the present embodiment.
도 18은 본 실시예에서 예측 모델의 결과와 실제 조업시 탈탄 시점에서의 탄소 실측값 사이의 차이를 나타낸 그래프이다.18 is a graph showing the difference between the result of the prediction model and the actual carbon measured value at the time of decontamination at the actual operation in this embodiment.
도 16 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 상기한 탈탄 예측 모델을 이용하여 시뮬레이션 한 결과를 나타낸 것으로, RH 조업 중 실시간 탈탄 예측은 선행가탄(RH 조업 초기 소량의 탄소 투입)을 수행한 경우에도 예측이 가능하다.As shown in FIGS. 16 to 18, simulation results using the above decarburization prediction model are shown. In the case of real-time decarburization prediction during RH operation, even if a preliminary shot (a small amount of carbon injection at the beginning of RH operation) This is possible.
또한, 상기 예측 모델의 결과와 실제 조업시 탈탄 시점에서의 탄소 실측값 사이의 차이를 나타낸 것으로, 예측값과 실측값의 차이가 +/- 10ppm 이하인 경우가 95% 로 매우 우수한 성능을 보임을 알 수 있다.It is also shown that the difference between the result of the predictive model and the actual value of carbon at the time of decontamination during actual operation shows that the difference between the predicted value and the measured value is less than +/- 10 ppm, have.
따라서, 목표 탈탄량에 도달하는 시점을 정확히 예측함으로써 RH 조업시간을 단축할 수 있고, 용강의 품질을 높일 수 있으며, 선행가탄(조업 초기 탄소를 소량 투입하는 조업) 및 냉각제의 투입 등 외란 요인에 상관없이 실시간 탈탄량 예측이 가능하다는 장점이 있다.Therefore, by accurately predicting the time to reach the target decarburization amount, the RH operating time can be shortened, the quality of the molten steel can be enhanced, and the disturbance factor such as the advance burning This is advantageous in that it is possible to predict the decarbonization in real time.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.While the illustrative embodiments of the present invention have been shown and described, various modifications and alternative embodiments may be made by those skilled in the art. Such variations and other embodiments will be considered and included in the appended claims, all without departing from the true spirit and scope of the invention.
1 : 배가스 측정장치 2 : 진공 베슬
3 : 가스 냉각기 10 : 배가스 배관
20 : 배가스 분석기 21 : 투광부
22 : 수광부 23 : 분진 보호부
30 : 온도계 40 : 압력계1: Flue gas measuring device 2: Vacuum blower
3: gas cooler 10: exhaust gas piping
20: Flue gas analyzer 21:
22: light receiving portion 23: dust protecting portion
30: thermometer 40: pressure gauge
Claims (10)
상기 배가스 분석기는 배가스에 빛을 조사하는 투광부와 조사된 빛을 흡수하는 수광부가 서로 마주보는 방향으로 배치되고, 상기 투광부와 수광부에 각각 빛 조사 경로 상에 분진이 유입되는 것을 최소화하기 위해 배치되는 내부가 비고 길게 연장된 파이프 구조인 분진 보호부가 설치되는 배가스 측정장치.A flue gas pipe connected to a vacuum vessel for removing impurities in the molten steel and to which the flue gas is transferred; and an exhaust gas analyzer installed in the flue gas pipe and measuring the concentration of carbon monoxide and carbon dioxide passing through the flue gas pipe,
The exhaust gas analyzer is arranged in a direction in which a light projecting part for irradiating light to the exhaust gas and a light receiving part for absorbing the irradiated light are opposed to each other and is arranged in the light projecting part and the light receiving part in order to minimize the inflow of dust onto the light irradiation path, Wherein a dust protecting portion, which is an elongated pipe structure, is installed.
상기 배가스 분석기는 TDLAS 방식의 분석기인 배가스 측정장치.The method according to claim 1,
Wherein the flue gas analyzer is a TDLAS type analyzer.
상기 배가스 분석기는 배가스 이송방향을 따라 상기 배가스 배관에 설치된 가스냉각기 후단에 설치되는 배가스 측정장치.The method according to claim 1,
Wherein the exhaust gas analyzer is installed at a downstream end of a gas cooler installed in the exhaust gas pipe along an exhaust gas transport direction.
상기 배가스 분석기는 2종 이상의 배가스를 측정할 경우 두 개의 배가스 분석기가 서로 평행하게 설치되거나, 혹은 두 개의 배가스 분석기가 교차되면서 X자형을 이루면서 설치되는 배가스 측정장치.The method of claim 3,
Wherein the flue gas analyzer is installed in parallel with two flue gas analyzers when measuring two or more kinds of flue gas, or X-shaped when two flue gas analyzers are crossed.
상기 배가스 배관에 설치되어 배가스의 온도와 압력을 계측하기 위한 온도계와 압력계를 더 포함하는 배가스 측정장치.The method according to claim 1,
Further comprising a thermometer and a pressure gauge installed in the flue gas pipe for measuring the temperature and pressure of the flue gas.
배가스 내 일산화탄소와 이산화탄소 농도값을 용강 내 탄소량으로 변환하는 변환계수를 구하는 단계, 및
계측된 일산화탄소와 이산화탄소 농도값에 변환계수를 가하여 용강내 탄소 변화량을 예측하는 단계를 포함하는 배가스 측정값을 이용한 용강내 탈탄량 예측방법.Measuring the concentration of carbon monoxide and carbon dioxide in the exhaust gas discharged from the vacuum vessel during the decarburization process for removing impurities in the molten steel;
Obtaining a conversion coefficient for converting the carbon monoxide and carbon dioxide concentration values in the exhaust gas into carbon in the molten steel, and
And estimating the amount of carbon change in the molten steel by adding a conversion factor to the measured carbon monoxide and carbon dioxide concentration values.
상기 변환계수를 구하는 단계는, 하기 식(1)과 식(2)를 통해 구해지는 배가스 측정값을 이용한 용강내 탈탄량 예측방법.
식(1)
식(2)
Wherein the step of obtaining the transformation coefficient is a method of predicting the decarbonization amount in molten steel using the exhaust gas measurement value obtained through the following equations (1) and (2).
Equation (1)
Equation (2)
상기 용강내 탄소 변화량을 예측하는 하기 식(3)에 의해 구해지는 배가스 측정값을 이용한 용강내 탈탄량 예측방법.
식(3)
(3) for predicting the amount of carbon change in the molten steel.
Equation (3)
상기 변환계수를 구하는 단계에서, 배가스의 급격한 압력 변화와 온도 변화를 보상하기 위하여 배가스 분석기에 설치된 온도계와 압력계를 이용하여 배가스 분석값을 보상하는 배가스 측정값을 이용한 용강내 탈탄량 예측방법.The method according to claim 6,
A method for estimating decarbonization amount in a molten steel using an exhaust gas measurement value compensating an exhaust gas analysis value using a thermometer and a pressure gauge installed in an exhaust gas analyzer to compensate for a sudden pressure change and a temperature change of the exhaust gas in the step of obtaining the conversion coefficient.
상기 탄소변화량 예측 단계는, 일산화탄소와 이산화탄소의 농도를 측정하고, 일산화탄소와 일산화탄소의 농도 누적값에서의 변곡점을 기준으로 변곡점 이후에 측정하여 측정값을 얻음으로써 탈탄 비율을 예측할 수 있는 배가스 측정값을 이용한 용강내 탈탄량 예측방법.The method according to claim 6,
The carbon change amount predicting step may include a step of measuring carbon monoxide and carbon dioxide concentration, measuring the concentration of carbon monoxide and carbon monoxide after the inflection point based on the inflection point in the accumulated concentration value of carbon monoxide and carbon monoxide, A method for predicting decarbonization amount in molten steel.
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|---|---|---|---|---|
| KR20210079508A (en) * | 2019-12-20 | 2021-06-30 | 주식회사 포스코 | Apparatus for treating exhaust gas in power boiler |
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